1. Baterien degradazioaz hitz egiten dugunean, zein da gure helburua azaldu nahi duguna, denboraren lekuan?

Baterien degradazioa ez da denboraz zahartzea bakarrik. Egia esan, zelula bat erabiltzen den bakoitzean aktibatzen diren prozesu fisiko-kimiko konplexuen multzoa da. Karga- eta deskarga-ziklo bakoitzak, tenperatura guztiek edota funtzionamendurako tentsioak aztarna bat uzten dute. Aztarnak metatzen doaz eta hainbat konponentetan eragina izan dezakete (elektrodoak, elektrolitoa, banatzaileak, interfaseak…).

Degradazioa aztertzean benetan bilatzen duguna da aztarna horiek bateria-errendimenduan nola eragiten duten ulertzea: ahalmen-galera, erresistentzia-barnea handitzea, gasen agerpena, geruza parasitarioak sortzea… Prozesu horiek ulertzea funtsezkoa da akatsak aurreikusteko, materialak hobetzeko eta sistemaren bizitza luzeagoa izateko; hartara, etorkizuneko baterien errendimendua, eraginkortasuna eta segurtasuna bermatu ahal izango dira.

2. Zergatik da hain garrantzitsua bateriaren barruko ezagutza, baita haren bizitza baliagarria amaitutakoan ere?

Bateria baten ahalmena galdu izana jakitea baliagarria bada ere, ez da nahikoa. Garrantzitsuena da zergatia ulertzea. Zelula baten bizitza baliagarria bukatzean barruko mekanismoak argi ikusi ahal izatea oso lagungarria da.

CIC energiGUNE-n post-mortem analisi-teknikak erabiltzen ditugu: zelula arretaz desmuntatu, osagai bakoitza aztertzeko. ‘Autopsia elektrokimiko’ honek hutsegite estrukturalak, hondakinak, dendritak edo erreakzio desegokiak detektatzeko aukera ematen digu. Eta ez da zelula ireki behar beti: metodo ez-desktruktiboak ere erabiltzen ditugu (tomografia, analisi termiko edo akustikoa), zulorik gabe akatsak antzemateko.

Informazio hori funtsezkoa da zelula berriak diseinatzeko, egonkorragoak eta seguruagoak egiteko.

3. Zer papera du modelaketak degradazio-mekanismoak ulertzeko? Nola uztartzen da esperientzia eksperimentalekin?

Modelaketa ezinbesteko tresna bihurtu da. Bateria nola degradatzen den simulatzeko aukera ematen du, hainbat baldintza kontuan hartuta (tenperatura, korrontea, tentsioa…). Horrela, analisi prozesua azkartu eta test fisiko garestiak eta luzeak murrizten dira.

Baina benetako gakoa da laborategiko datuekin bateratzea: orain arte behin-behineko portaerak luzarora extrapolatu daitezke, degradazio-patroiak aurretik antzeman eta erabilera estrategia pertsonalizatuak diseinatu daitezke aplikazio-profilen arabera (ibilgailuak, biltegiratze finkoak…).

Laboreari modelaketa gehitzea ezin hobea da: datu puntualetatik harago ikustea eta hasieratik teknologia sendoagoak eraikitzea ahalbidetzen du.

4. Nola laguntzen dute degradazio-ikasketek baterien segurtasuna hobeagoa egiteko baldintza muturrekoetan?

Segurtasuna oso garrantzitsua da, batez ere mugikortasun elektrikoan. Degradazioak errendimendua murrizteaz gain, huts egite arriskua handitu dezake. Horregatik, zahartze-proba arrunten gainetik, abusu-probak ere egiten ditugu: gehikapenen, lupen, zulaketen edo tenperatura muturren egoeratan zelula nola erreakzionatzen duen aztertzen dugu.

Probek esaten digute teknologia bakoitza nola erantzuten duen, eta hobekuntza egokiak egiaztatzen dira. Fenomeno hauek aztertzen dira: thermal runaway, huts hotzaren propagazioa zelulen artean, edo elektrolitoen sukorra. Datu horiek erabiliz, bateri seguruagoak, babes-sistemen eraginkorragoak eta ezusteko egoerei aurre egiteko gaitasun handiagokoak sortzen ditugu.

5. Iraunkortasunaren eta ekonomi zirkularraren ikuspegitik, nola laguntzen du lan honek baterien bizitza zikloa arduratsuagoa eta eraginkorragoa bihurtzen?

Baterien degradazio-sistema ulertzeak oso balio du bigarren bizitza emateko edo birziklatze eraginkorrago batterako. Bateria bat ibilgailu elektrikorako erabilgarria ez denean, sarritan biltegiratze finkoetarako egokia izaten da oraindik. Baina berriro erabiltzeko, barruko historiaren nondik norakoa argi jakin behar da.

Degradazio-azterketa eta post-mortem analisiak klasifikazio, birgaitze edo desmuntatze-irizpide zehatzagoak finkatzen laguntzen du. Birziklatze-prozesuak ere optimizatzen dira, materialak modu eraginkor eta seguruan bereizita. Horrela, materialen bizitza luzeagoa lortzen da, hondakin gutxiago sortzen da, eta energia-sektorean ekonomia zirkular bat bultzatzen da.

6. Zein proba eta baldintza erabiltzen dira CIC energiGUNE-n zelulen zahartzea aztertzeko?

Degradazioa ikertzeko pazientzia eta zehaztasuna behar dira. CIC energiGUNE-n degradazio-matrizeak sortzen ditugu: tenperatura, korronte, tentsio-leihoa, karga-egoera edo deskarga-sakontasuna sistematikoki aldatuz. Baldintza horiek mekanismo nagusiak identifikatzeko balio dute, eta nola eragiten duen errendimenduan ikusteko.

Era berean, calendar ageing aztertzen dugu: zelula egonkor dagoen bitartean nola degradatzen den aztertzen du, esaterako, tenperatura altuetan edo karga altuetan egon denean. Aprobetxatu gabe egon arren, bateriak degradatu daitezke biltegiratze txarraren ondorioz.

Gure azpi-egitura esperimentala eta modelaketa-gaitasunekin, erabilera edo biltegiratze baldintza errealak erreproduzitzeko gai gara, arriskuak identifikatzeko, eta diseinu edo erabilera hobeagoak proposatzeko. Enpresekin ere lan egiten dugu, sistemen iraunkortasuna hobetzeko edo huts-txosten zehatzak egiteko, proba eta post-mortem analisiekin laguntza espezializatua eskainiz. Gure esperientzia baliagarria izan daiteke produktuaren errendimendua eta segurtasuna maximizatzeko helburuan.