Desarrollo de una aplicación en LabView para la implementación de criterios de descarte automático de células Li-Ion en mal estado

Abstract

[ES] Ante el actual auge de la electrificación, debido principalmente a la necesidad de lograr la descarbonización y a la renovación de la movilidad urbana, se está produciendo un incremento en el desecho de baterías de iones de litio deterioradas. Estos paquetes de baterías están formados por células que normalmente se encuentran en buenas condiciones, pudiendo ofrecerles, por tanto, una segunda vida. Es por ello por lo que el presente TFG está enmarcado en la cualificación de un proceso de desmantelamiento de paquetes de baterías de Li-Ion que asegure que las células reutilizadas tengan un nivel de calidad garantizado y que puedan considerarse tan buenas como nuevas. En particular, está centrado en el desarrollo de una evaluación eléctrica para células de iones de litio, dando lugar a criterios de aceptación de aquellas que se encuentren en buenas condiciones para ofrecerles una segunda vida. Esta evaluación consiste en una serie de pruebas: la comprobación de que la célula no se encuentra en cortocircuito ni en circuito abierto, la comprobación de que su voltaje no sea muy inferior al mínimo de su zona de trabajo óptima (3V) y, por último, el estudio de la respuesta de la célula ante un impulso de corriente. En esta última prueba se comparan parámetros como la caída de tensión, el tiempo de recuperación ante el impulso y el perfil de la respuesta con el correspondiente comportamiento que debería de tener si estuviera en buenas condiciones. Dicho comportamiento idóneo se extrae de una serie de ensayos realizados previamente sobre células en buen estado. Se opta por la creación de una aplicación en LabView que se utiliza para automatizar las pruebas citadas y además recibe información a partir de una tarjeta de adquisición de datos.

[CAT] Davant l'actual auge de l'electrificació degut principalment a la necessitat d'aconseguir la descarbonització i a la renovació de la mobilitat urbana, s'està produint un increment en la deixalla de bateries d'ió de liti deteriorades. Aquests paquets de bateries estan formats per cèl·lules que normalment es troben en bones condicions, podent oferir-los, per tant, una segona vida. És per això que el següent TFG està emmarcat en la qualificació d'un procés de desmantellament de paquets de bateries de Li-Ion que assegure que les cèl·lules reutilitzades tinguen un nivell de qualitat garantit i que puguen considerar-se tan bones com noves. En particular, està centrat en el desenvolupament d'una avaluació elèctrica per a cèl·lules d’ió de liti, donant lloc a criteris d'acceptació d'aquelles que es troben en bones condicions per a oferir-los una segona vida. Aquesta avaluació consisteix en una sèrie de proves: la comprovació que la cèl·lula no es troba ni en curtcircuit ni en circuit obert, la comprovació que el seu voltatge no siga molt inferior al mínim de la seua zona de treball òptima (3V) i, finalment, l'estudi de la resposta dinàmica de la cèl·lula davant un pols de corrent. En aquesta última prova es comparen paràmetres com la caiguda de tensió, el temps d’establiment, i el perfil de la resposta amb el corresponent comportament que hauria de tindre si la cèl·lula estiguera en bones condicions. Aquest comportament idoni s'extrauria d'una sèrie d'assajos realitzats prèviament sobre cèl·lules en bon estat. S'ha optat per la creació d'una aplicació en LabVIEW que s'utilitza per a automatitzar les citades proves i a més rep informació a partir d'una targeta d'adquisició de dades.

[EN] In light of the current boom in electrification, caused mainly by the need of achieving decarbonization and the renovation of urban mobility, an increase in deteriorated lithium-Ion battery waste is being produced. These battery packs are formed by cells that normally are still in good condition, being able to offer them, therefore, a second life. This is the reason for which the present TFG is framed in the qualification of a process of dismantling Li-Ion battery packs, that ensures the cells to be reused have a guaranteed quality level and that they can be considered as good as new. In particular, it is focused on developing an electrical evaluation for Lithium-Ion cells, giving rise to acceptance criteria for those in good conditions to offer them a second life. This evaluation consists of several tests: the verification that the cell is neither short-circuited nor open-circuited, the verification that its voltage is not too inferior to the lower bound of its optimum work zone (3V), and, lastly, the study of the cell response to a current impulse input. In this final test, parameters such as voltage drop, impulse recovery time, and the response profile are compared with the corresponding behaviour that a cell should have if it was in good condition. This ideal behaviour is extracted from a series of tests previously carried out on cells in optimum conditions. It has been decided to create an application in LabView that is used to automate the mentioned tests and also receives information by a data acquisition card.