Estudio del efecto de los microciclos en la degradación de baterías de iones de litio

Abstract

Hoy en día, con el aumento de la generación de energía a través de fuentes renovables y con el fin de hacer frente al cambio climático y conseguir un sistema eléctrico más sostenible, los sistemas de almacenamiento se han vuelto imprescindibles. En este Trabajo de Fin de Grado se ha estudiado de manera experimental el efecto que tienen los microciclos en la degradación y en la vida útil de las baterías de iones de litio. En el estudio se analizaron los efectos para dos tipos de celdas, las Panasonic NCR18650B y las LG 18650HG2. Para ello, se diseñaron 3 tipos de ensayos de microciclos en función del estado de carga (SOC). Además, para poder comprobar el efecto que estos podían tener en las celdas, también se diseñó un ensayo de referencia de cargas y descargas completas. Con el fin de conseguir una interpretación clara sobre el estudio, se diseñaron distintos ensayos de caracterización que proporcionarían información determinante sobre la funcionalidad de la batería como lo son la capacidad, la resistencia interna RDC o la relación VOC-SOC. Además de esta información, para conseguir una interpretación más completa de la impedancia se les aplicó la técnica llamada espectroscopia de impedancia (EIS) y con ella también se obtuvieron las gráficas sobre la distribución de los tiempos de relajación (DRT) para conocer con más detalle los resultados de las EIS.

Nowadays, storage systems have become essential due to the increase in the generation of energy through renewable sources and to tackle climate change and achieve a more sustainable electricity system. In this Final Degree Project, the effect of microcycles on the degradation and on the lifespan of lithium-ion batteries has been experimentally studied. The effects were analysed for two types of cells, the Panasonic NCR18650B and the LG 18650HG2. For this purpose, 3 types of microcycle tests were designed depending on the state of charge (SOC). To check the effect that these could have on the cells, a reference test of full charges and discharges was also designed. In order to get a clear interpretation of the study, different characterisation tests were designed to provide decisive information on the functionality of the battery, such as capacity, internal resistance RDC or VOC-SOC relationship. In addition to this information, to obtain a more complete interpretation of the impedance, the technique known as electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was applied and, with it, graphs of the distribution of relaxation times (DRT) were also obtained to get more detailed results of the EIS.