Método aplicado para modelar el "Thermal Runaway" en baterías de iones de litio
Fecha
2021Autor
Versión
Acceso abierto / Sarbide irekia
Tipo
Trabajo Fin de Máster/Master Amaierako Lana
Impacto
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nodoi-noplumx
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Resumen
El thermal runaway es uno de los fenómenos más peligrosos relacionados con las
baterías de iones de litio. Por esta razón, hay diversas propuestas en la literatura para su
modelado. La mayoría de esos modelos propuestos tienen en cuenta las reacciones de
descomposición entre los componentes internos de la celda, y necesitan de numerosos ensayos
de abuso que llevan a la aparición de un thermal ...
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El thermal runaway es uno de los fenómenos más peligrosos relacionados con las
baterías de iones de litio. Por esta razón, hay diversas propuestas en la literatura para su
modelado. La mayoría de esos modelos propuestos tienen en cuenta las reacciones de
descomposición entre los componentes internos de la celda, y necesitan de numerosos ensayos
de abuso que llevan a la aparición de un thermal runaway para poder ajustar los parámetros de
las reacciones. Sin embargo, esos ensayos son destructivos, requieren de equipos adecuados,
presentan un elevado coste económico y consumen mucho tiempo. Este trabajo propone un
método de modelado que permite el desarrollo de modelos de thermal runaway con el uso de
menos recursos. Este método está basado en la cinética química, que permite una simplificación
del proceso de modelado general publicado en la literatura. Al mismo, tiempo mantiene buena
precisión y hace posible definir el comportamiento de thermal runaway de cualquier tipo de
celda, con independencia de su química, forma o tamaño. Además, el método propuesto
permite el uso de los resultados experimentales más comúnmente presentados en la literatura
especializada, lo que reduce significativamente la necesidad de ensayos destructivos. El método
de modelado propuesto consigue obtener una buena relación de compromiso entre precisión y
aplicabilidad en las validaciones que se muestran en la contribución. Además, se ha enviado una
contribución al congreso del EEEIC con los resultados más relevantes del trabajo y ha sido
aceptada para su publicación en el congreso. [--]
The thermal runaway (TR) is one of the most dangerous phenomena related to lithiumion batteries. For this reason, there are different proposals in the literature for its modelling.
Most of these proposed models take into account the decomposition reactions between the
internal components of the cell, and base the adjustment of the parameters on numerous abuse
tests that lead to the appearance ...
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The thermal runaway (TR) is one of the most dangerous phenomena related to lithiumion batteries. For this reason, there are different proposals in the literature for its modelling.
Most of these proposed models take into account the decomposition reactions between the
internal components of the cell, and base the adjustment of the parameters on numerous abuse
tests that lead to the appearance of TR. However, these tests are destructive, require specific
equipment, present a high economic cost and are very time consuming. This paper proposes a
modelling method, which enables the development of TR models with the use of fewer
resources. This method is based on chemical kinetics, which allow a simplification of the general
modelling process published in the literature. At the same time, it maintains good accuracy and
makes it possible to define the TR behavior of any type of cell, regardless of its chemistry, shape
or size. Furthermore, the proposed method allows the use of the experimental results most
commonly presented in the specialized literature, which significantly reduces the need for
destructive testing. The presented modelling method achieves a good compromise between
accuracy and applicability in the validations shown in the contribution. In addition, a
contribution with the most relevant results has been sent to the EEEIC congress, and it has been
accepted. [--]
Materias
Thermal runaway,
Baterías de iones de litio,
Modelado,
Cinética química,
Thermal runaway,
Lithium-ion batteries,
Modelling,
Chemical kinetics
Titulación
Máster Universitario en Ingeniería Industrial por la Universidad Pública de Navarra /
Nafarroako Unibertsitate Publikoko Unibertsitate Masterra Industria Ingeniaritzan