Cómo reducir el tiempo de las pruebas de autodescarga de las baterías de iones de litio
Acelerar las mediciones de la corriente de autodescarga
Para reducir el tiempo de las pruebas de autodescarga de las baterías de iones de litio, es necesario medir directamente la tasa de pérdida de carga, en lugar de esperar a que dicha pérdida produzca un cambio suficientemente grande en la tensión de la celda. El método tradicional de tensión de circuito abierto (OCV) delta supervisa la disminución de la OCV de una célula mientras esta permanece desconectada de una carga. Dado que las células de iones de litio tienen una autodescarga relativamente baja y su tensión varía muy poco en gran parte del rango del estado de carga (SOC), la disminución de tensión resultante es pequeña. En cambio, la medición potenciostática de la corriente de autodescarga utiliza una fuente de corriente continua estable y de bajo ruido, ajustada para igualar el OCV de la célula. La fuente se conecta a la célula a través de un microamperímetro y mantiene la célula a una tensión y un SOC prácticamente constantes. A medida que la célula continúa autodescargándose, la fuente externa suministra progresivamente la corriente necesaria para reemplazar la carga perdida internamente. Cuando la fuente y la celda alcanzan el equilibrio, la corriente suministrada externamente se corresponde directamente con la corriente de autodescarga. Esta medición potenciostática transforma la variable observable de la prueba, pasando de una diferencia de tensión que se acumula lentamente a una corriente que representa la pérdida de carga por unidad de tiempo. Para lograr tiempos de prueba de autodescarga de la batería más cortos, también es necesario minimizar los mecanismos de estabilización eléctricos y relacionados con la celda.
La fuente de corriente continua aplicada debe coincidir lo más posible con la tensión en circuito abierto (OCV) de la célula antes de la conexión, ya que cualquier discrepancia de tensión modifica la carga de la célula y aumenta el tiempo necesario para volver al equilibrio. A continuación, la fuente debe mantenerse estable a nivel de microvoltios para que la deriva de tensión no genere fluctuaciones de corriente adicionales. La preparación de la célula es igualmente importante. La carga o descarga crea un gradiente de carga dentro de la célula, y la posterior redistribución de la carga produce una corriente que decae a medida que la distribución interna de la carga vuelve al equilibrio. Las tensiones termoeléctricas en las conexiones entre metales diferentes pueden introducir errores adicionales si los dos terminales de la célula se encuentran a temperaturas distintas. También debe tenerse en cuenta el estado de carga (SOC), ya que la autodescarga disminuye considerablemente con un SOC bajo y resulta más difícil de medir, mientras que el coeficiente de temperatura de la tensión suele aumentar. Un SOC razonablemente alto permite condiciones de medición más prácticas. La resistencia en serie ofrece otro medio para ajustar la respuesta de la medición, ya que puede programarse para optimizar el tiempo de estabilización y la sensibilidad a las influencias externas. La combinación de una estrecha coincidencia del OCV, una tensión potenciostática estable, un reposo adecuado de la célula, el control de la temperatura, un SOC adecuado y un comportamiento de estabilización supervisado permite que la medición de la corriente de autodescarga alcance un resultado interpretable sin depender de los prolongados intervalos de decaimiento de tensión asociados a las pruebas delta-OCV.
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