Zergatik CSI (Crime Science Investigation)?

Izan ere, huts egiteko mekanismoak aurkitzeaz eta bateriaren funtzionamendu txarra eta/edo heriotza goiztiarra eragin duten kausak zeintzuk izan diren saihesteaz arduratzen garelako.

Batzuetan, akats horiekin batera, nahi gabeko albo-ondorioak sortzen dira, erabiltzailearen eta ingurunearen segurtasuna arriskuan jartzen dutenak, hala nola gas kaltegarrien ihesak edo bat-bateko suteak. Horregatik da hain garrantzitsua degradazio-prozesuak baterien egungo osasun-egoerarekin lotzea, gerta daitezkeen akatsen eta horien ondorioen berri aldez aurretik emango digun prebentziozko mantentze-lan bat egiteko.

Bateria baten osasun-egoera (SoH)

Bateria baten osasun-egoera (SoH) une jakin batean honela neurtzen da: deskargatzeko gaitasuna (Ah) une horretan, hasierako deskarga-ahalmenarekiko; eta dagokion ehunekoaren bidez adierazten da.

Zentzu horretan, SoH bateria bere bizitza erabilgarrian erabiltzeko baldintzen mende dago neurri handi batean, batez ere tenperatura, deskarga-sakonera eta deskarga-korrontea.

Hiru parametro horietan gertatzen diren aldaketek materialetan eta elektrodoetan erreakzio kimikoak edota degradazio-prozesu mekanikoak eragiten dituzte gelaxka mailan, deskargatzeko ahalmena murriztuz eta erresistentzia elektrikoa areagotuz. Degradazio mekanismo hauek bateriaren huts egitea eragiten dute, eboluzio prozesu gradual eta erlatiboki luzeen, berehalako gertaera katastrofikoen edo bien konbinazioaren ondorioz sor daitekeena.

Huts egiteko modu posibleak zehatz-mehatz ezagutzeak bateria kudeatzeko estrategia aldez aurretik diseinatzea ahalbidetzen du, bere bizitza luzatzeko eta bere funtzionamendua optimizatzeko. CIC energiGUNEn mugarri garrantzitsu hau lortu genuen bateriaren ziklo-baldintzak (erabilera) post-mortem analisiekin lotuz.

Horretarako, saiakuntza eta karakterizazio elektrokimikoak egiten dira, eta horien emaitzak sistemaren elektrokimika fisikoan oinarritutako eredu aurreratu multimodaletan integratzen dira. Horrela, adibidez, baterien SoH-a bateriaren inpedantziaren neurriaren in-operando datuetatik abiatuta estimatzea posible da.

Post-mortem analisia

Eredu horiek baliozkotzeko eta optimizatzeko, post-mortem analisiak egiten dira, eta, hasieran, bateria eta haren osagaiak desmuntatzen eta begiz ikuskatzen dira, segurtasuneko eta materialen tratamenduko prozedura estandarizatuen arabera.

Jarraian, azterketa fisiko-kimikoak eta morfologikoak egiten dira, elektrodoen eta elektrolitoen konposizioa eta egitura xehetasunez ezaugarritzeko, baita haien arteko kontaktu-gainazalak ere. Horrela, nahi ez diren erreakzio edota degradazio-prozesuen bidez sortu diren materialen, produktuen eta desegitezko konposatuen ezpurutasunak, narriadura intrintsekoak eta estrintsekoak detektatzen dira.

Azkenik, gure spin-off enpresarekin, BCARE-rekin lankidetzan, post-mortem analisiaren bidez identifikatutako akats-modu horiek atzeraelikadura gisa inplementatzen dira diagnostiko prediktiboko ereduetan. Eredu horiek zerbitzuaren bizitzaren iragarpenak egiteko, akats goiztiarrak saihesteko, mantentze-kostuak murrizteko eta, oro har, sistema erabiltzeko denbora luzatzeko balioko dute.

Ante-mortem analisia

Aurrekoa osatuz, ante-mortem analisiek gelaxka komertzialen ebaluazio osoa egiteko aukera ematen digute, ohiko tresna analitikoen eta suntsitzaileak ez diren beste tresna aurreratu batzuen konbinazioa erabiliz.

Ildo horretan, aditu neutral gisa, integratzaileei, erabiltzaileei eta industria-bazkideei laguntza ematen diegu, beren erabaki-prozesua optimizatzeko, osagaien kalitatearen azterketa sakonetan eta baterien eta superkondentsadoreen tipologia desberdinen mihiztaduran oinarrituta.

Analisi horien bidez, adibidez, fabrikazio-prozesuetako akatsak edo gabeziak identifika ditzakegu, hala nola geruza edo itsasgarri babesleak, mihiztatze-prozesuarekin jarraitu aurretik ezabatu ez direnak, gelaxken arteko soldadura akastunak edo elektrodoekin kontaktuan ez dauden korronte-kolektoreak.

Ante-mortem eta post-mortem analisietatik batera ateratako emaitzen konbinazioak aukera ematen digu baldintza teknikoak eta merkatukoak betetzera bideratutako irtenbideak proposatzeko, gelaxken ziklabilitatea, iraunkortasuna eta segurtasuna handitzen lagunduz.

Gure jardunbidean zehar, ante-mortem eta post-mortem saiakuntzak egin ditugu industrializazio-sektore desberdinetan lan egiten duten hainbat konpainiarentzat, bai aplikazio egonkorren mailan, bai mugikortasunaren mailan. Iberdrola, CAF, BCARE, Zigor edo Cegasa bezalako euskal enpresetatik, baita AEG, Skeleton edo Volvo bezalako multinazional handietara ere.

Kasu guztietan, balioa eman diegu erabaki teknologikoak hartzeko eta biltegiratze-sistemak helburu diren aplikazioetan integratzeko prozesuetan. Horretarako, prozesu eta osagai kritikoak identifikatu ditugu, eta horiek optimizatu egin beharko lirateke merkaturatu aurretik.

Adibide esanguratsu gisa, berunezko baterietan aurkitutako akatsik ohikoenak hauek dira: elektrolitoaren estratifikazioa, kolektore positiboko korrosioa, ur-galera eta osagaiak mihiztatzean izandako akatsak.

Burdinazko katodo fosfatodun ion litio (LiFePO4) bateriei dagokienez, elektrodoetan litio-biltegiari, anodoaren gaineko elektrolitoaren gatz-deskonposizioari eta material aktiboen egiturazko aldaketei dagozkien akatsak identifikatu dira.

Energia biltegiratzeko merkaturako soluzioak

Oro har, CIC energiGUNEk energia biltegiratzeko sistemen fabrikatzaile, integratzaile eta erabiltzaileei zuzendutako soluzio bereziak eskaintzen ditu, baldin eta bateria jakin baten akats-mekanismoak aztertu nahi edo behar badituzte, teknologiaren, kimikaren eta hornitzaileen arabera aplikatzeko osagai egokienak hautatzeko aholkularitza behar badute, edo gelaxkak eta bateriak fabrikatzeko prozesua hobetu edo optimizatu behar badute.

Tresna paregabea eta ezinbestekoa da hain irrikaz dagoen trantsizio energetikorantz urrats sendoz aurrera egiten jarraitzeko, zeinak biltegiratze elektrokimikoko sistemetan, oro har, eta baterietan, bereziki, oinarritzen baitu, garraioaren deskarbonizazioranzko eta energia berriztagarrietan oinarritutako sorkuntza jasangarriranzko funtsezko aldaketa-palanka gisa.

Horren guztiaren ondorioz, gizarte ekologikoago bat sortu behar da, emisio kutsatzailerik gabeko ekoizpen-prozesuak dituena, eta ingurumena zaintzea herrialdearen hazkunde-eredua mugatzen ez duen funtsezko faktorea dena.