Dimensionamiento Óptimo de Baterías Operando en Procesos Cíclicos

C. E. AIMO, P. A. AGUIRRE.

Bahía Blanca

Congreso; Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2017

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

En este trabajo se analiza la eficiencia energética de una celda de litio que opera en ciclos de carga y descarga en estado estable y utilizando un modelo matemático presentado en trabajos previos. Para esta batería seleccionada de la literatura, la eficiencia energética está dominada por la caída de potencial en el electrolito anódico, mientras que la capacidad está dominada por el agotamiento del litio en las partículas del ánodo.A partir de estas observaciones se define el problema que nos interesa, el cual consiste en determinar las dimensiones óptimas de diseño de un sistema de baterías sujeto a un determinado perfil de potencia durante un proceso cíclico de descarga y carga en estado estable. Las principales variables de diseño se relacionan con la cantidad de material activo. Éste se puede ajustar mediante el cambio en la fracción de sólido de los electrodos. A su vez, este cambio se puede lograr mediante la inclusión de una distribución de tamaños de partículas de ambos electrodos que permiten aumentar la fracción de sólidos al incorporar partículas de menores tamaños. Asimismo, la cantidad de material activo se puede modificar mediante el cambio de los espesores de los electrodos. Ambos cambios influyen de manera diferente en la eficiencia del sistema y en la capacidad del mismo. A través de la resolución de distintos escenarios se obtienen conclusiones acerca del dimensionamiento óptimo de sistemas de baterías.