Análisis de las partículas generadas por el fenómeno de fuga térmica en baterías de ion-litio en diferentes estados de carga

Abstract

[ES] Los vehículos eléctricos se están desarrollando como una alternativa sostenible a los vehículos convencionales equipados con motores de combustión interna. La preocupación por las emisiones contaminantes de estos motores, la necesidad de cumplir con la normativa europea que es cada vez más restrictiva y el aumento progresivo del precio de los combustibles han motivado durante estos últimos años el crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos e híbridos. Los vehículos eléctricos requieren de energía eléctrica para su funcionamiento, y esta debe ser almacenada y transportada en el propio vehículo. Las baterías de ion-litio son la mejor alternativa que existe actualmente para este propósito, pero han traído consigo nuevos desafíos relacionados con la seguridad. Cuando las baterías se someten a situaciones de abuso, ya sea eléctrico, mecánico o térmico, puede producirse el fenómeno conocido como fuga térmica, una reacción exotérmica descontrolada que libera una gran cantidad de energía. En este trabajo se analizarán las partículas que se generan en la combustión de las baterías durante el proceso de fuga térmica y se realizará una comparación de resultados entre baterías en diferentes estados de carga. Las baterías serán sometidas a una situación de abuso térmico hasta provocar dicho fenómeno. La reacción se producirá en un recipiente hermético del cual se extraerán las partículas que se analizarán posteriormente en el laboratorio.

[EN] Electric vehicles are being developed as a sustainable alternative to conventional vehicles equipped with internal combustion engines. Concerns about the polluting emissions of these engines, the need to comply with increasingly restrictive European regulations, and the progressive increase in fuel prices have motivated an increase in sales of electric and hybrid vehicles in recent years. Electric vehicles require electric energy for their operation, which must be stored and transported in the vehicle itself. Lithium batteries are currently the best available alternative for this purpose, but they have brought new challenges related to safety. When batteries are subjected to situations of abuse, whether electrical, mechanical or thermal, the phenomenon known as thermal runaway can occur. Thermal runaway is explained as an uncontrolled exothermic reaction that releases a large amount of energy. This work aims to analyse the particles generated in the combustion of batteries during this thermal runaway. The batteries are subjected to a thermal abuse situation until thermal runaway is provoked. The reaction occurs in a canister from which particles are extracted and subsequently analysed in the laboratory. A comparison of results is made between batteries at different states of charge.