Técnicas de detección no destructiva (END) empleadas para el monitoreo y evaluación del estado de salud de las baterías de iones de litio
Por Dr. J. Jesús Villegas Saucillo
Docente del Departamento de Ciencias Básicas
Instituto Tecnológico de Celaya
Las baterías de iones de litio (LIB) se caracterizan por su alta energía específica, alta eficiencia y larga vida útil. Estas propiedades han convertido a las baterías de iones de litio en la fuente de energía preferida para el mercado de la electrónica de consumo, con una producción del orden de miles de millones de unidades por año.
Se han convertido en uno de los dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica recargables más usados. Se aplican ampliamente en una variedad de industrias, incluidos los sistemas de energía para vehículos sostenibles, como vehículos híbridos y eléctricos, aviones eléctricos, dispositivos electrónicos de pequeño - mediano tamaño y atención médica inteligente, figura 1.
Sin embargo, ampliar la tecnología de baterías de iones de litio para estas aplicaciones sigue siendo problemática ya que cuestiones como la seguridad, monitoreo del estado de salud (state of health, o estado de salud) de la batería y diagnóstico de fallas afectan críticamente su vida útil que aún están por resolver.
La degradación localizada y fallas en baterías, por mencionar algunos casos como fracturas, fracturas de lengüetas, fracturas de colectores de corriente, cortocircuito interno, secado de electrolitos, desactivación de electrodos de diversos materiales, para evaluar y localizar anomalías como imperfecciones, corrosión, deformación, discontinuidades, grietas externas e internas, etcétera. Estos ejemplos de problemas que reducen su vida útil y plantean riesgos de seguridad, especialmente bajo uso operativo. Identificar estas irregularidades con exactitud y precisión sin arruinar la estructura de la batería sigue siendo un reto.
A continuación se dan a conocer las principales técnicas de detección no destructiva (END) empleadas para el monitoreo y evaluación del estado de salud de la batería de LIB, siendo estas la de capacidad, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), termografía infrarroja (IRT), tomografía computarizada de rayos x (XCT), pruebas ultrasónicas (UT), técnicas de resonancia magnética (RMT), pruebas de emisión acústica (EAT), microscopía electrónica de transmisión (TEM), la resonancia magnética nuclear (NMR).
También existen otras técnicas basadas en características del campo magnético como la visualización no destructiva de cortocircuitos en LIB mediante un sistema de imágenes de campo magnético. En base a lo anterior, se propone la investigación de la inspección de la variación del campo magnético por un método magnético en el monitoreo de bancos de baterías / celdas de iones de litio, es una posible aportación al proyecto estratégico de electromovilidad “Olinia” del Tecnológico Nacional de México. #GuanajuatoDesconocido #MetroNewsMx #TecNMCelaya