Baterías más seguras

Un equipo del Instituto CMT de la Universitat Politècnica de València ha desarrollado y evaluado un nuevo modelo de módulo de baterías para bicicletas y patinetes eléctricos que permite mejorar su rendimiento y seguridad, reduciendo la posibilidad de que se incendien. Su trabajo ha sido publicado en la revista Applied Thermal Engineering.

La clave de esta propuesta del Instituto CMT de la UPV está en la utilización de materiales de cambio de fase (phase change materials, PCMs) para separar las distintas celdas de la batería. Estos materiales son los que contribuirían a mejorar la seguridad del módulo ante un posible problema de fuga térmica y el consecuente incendio del paquete de baterías.

“La efectividad de la solución se ha comprobado, en primer lugar,a través de la combinación de un modelo electroquímico para simular el rendimiento eléctrico de la batería, un modelo térmico para simular el comportamiento de transferencia de calor dentro del módulo, y un modelo cinético para evaluar la propagación en caso de fuga térmica”, explica Antonio García.

Así, el modelo del equipo del CMT-UPV predice con precisión el rendimiento electroquímico y el comportamiento térmico del módulo, incluida la liberación de energía durante la operación y los eventos térmicos. Además, han desarrollado un modelo predictivo escalable para módulos de baja potencia como los utilizados en el ámbito de la micromovilidad.

En el trabajo, los investigadores destacan cómo la selección de PCMs o materiales aislantes para módulos de batería de micromovilidad requiere de una especial atención a sus propiedades térmicas y físicas. “Los materiales deben tener una capacidad térmica sustancial y un calor latente que permita una rápida disipación de la energía liberada durante el evento térmico, teniendo en cuenta para ello las condiciones más severas de uso del vehículo”, destaca Javier Monsalve.

Pruebas en laboratorio

Para la validación de su investigación, el equipo del Instituto CMT-UPV desarrolla diferentes pruebas de laboratorio, en las que evalúan cómo incide el envejecimiento de la batería en condiciones climáticas controladas, con pruebas en trayectos reales en un patinete instrumentado para medir temperatura y variables eléctricas en las distintas celdas de la batería.

“Estos ensayos los estamos haciendo con la batería original del patinete y otra equivalente incluyendo PCMs entre las celdas para comparar temperaturas y rendimiento de la batería durante su uso real. Estas baterías se someten también a pruebas de fuga térmica para comprar la capacidad de los PCMs para evitar la propagación del fenómeno y que la batería y vehículo acaben incendiados”, concluye Javier Monsalve.

Referencia

Antonio García, Javier Monsalve-Serrano, Amin Dreif, Carlos Guaraco-Figueira, Multiphysics integrated model of NMC111 battery module for micro-mobility applications using PCM as intercell material, Applied Thermal Engineering, Volume 249, 2024, 123421, ISSN 1359-4311, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.123421.