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PROMET

Proceso de Fabricación y Modelizado Eléctrico y Térmico de baterías de ion-litio

Descripción

Las baterías de Litio, presentes en los vehículos eléctricos son actualmente la opción elegida por la industria para alimentar los sistemas eléctricos y electrónicos por su mayor densidad de energía y de potencia, así como su mayor durabilidad. El estudio de la degradación de la batería busca determinar la influencia de los parámetros, tanto internos como externos, para plantear opciones que lo reduzcan, alargando la vida útil y reduciendo el riesgo de fallo.

Este proyecto pretende, mediante el uso de modelos computacionales, adaptar las condiciones de uso sobre el modelo para conocer como alargar la vida útil de una batería ion-litio. Además permitirá una mayor eficiencia del diseño en una fase inicial sin tener que recurrir a pruebas experimentales, resultando en una reducción de su coste y tiempo de desarrollo.

Objetivo

La investigación plantea, a partir del conocimiento adquirido experimentalmente sobre los procesos de degradación de las baterías y de la elaboración de modelos teóricos, obtener las relaciones causa-efecto que existen entre los criterios de diseño de las baterías y las variables del proceso de fabricación con los parámetros de calidad más relevantes.

Resultados

Conocer, mediante técnicas no destructivas, la degradación que sufren las baterías de ion-litio en distintas condiciones de uso y almacenamiento.

Diseño de un circuito equivalente, creando un modelo que refleje el deterioro de la batería a lo largo de su vida útil y la influencia del proceso de envejecimiento.

Desarrollo de un modelo térmico de módulo de batería de ion-litio, simulando de forma detallada el entorno de ensayo real e incorporando físicas para modelizar el comportamiento térmico de cada una de las celdas, así como el comportamiento del flujo de fluido.

Identificación de los parámetros de diseño y calidad relevantes en el ensamblado de módulos para el buen funcionamiento de la batería durante su vida útil.

Conocer las características finales  e influencia sobre el producto final, así como las relaciones causa-efecto en el proceso de producción de baterías.

Creación de un modelo productivo digital de baterías que permitirá establecer una metodología para su aplicación en procesos de fabricación de baterías.

 

Resultados 2021

Análisis de la degradación de baterías obtenido de la ejecución del plan de ensayos incluyendo almacenamiento y uso. Comparativas de la degradación sufrida en distintas condiciones.

Modelo parametrizado de pérdida de capacidad en función de los resultados experimentales obtenidos de los ensayos de degradación de las baterías de ion litio. Circuito equivalente capaz de modelizar el comportamiento dinámico de la batería y su evolución. Modelo térmico de módulo de baterías cilíndricas de ion litio parametrizado y validado su el comportamiento eléctrico mediante tests.

Descripción detallada del proceso de fabricación de módulos de baterías de ion litio a partir de celdas. Listado de los modos de fallo y pérdidas de calidad de las baterías. Modelo de proceso, con agentes y las variables en entorno digital, así como diseños propios de elementos del proceso, como parte de la herramienta de simulación del proceso.

 

Expediente: IMDEEA/2021/47

Subvención: 133.315,00€

Para más información: proyectos@ite.es Tel.: 96 136 66 70

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