Una batería más segura Energía confiable: pautas de investigación para el almacenamiento de energía en el futuro

Apoye el trabajo de CleanTechnica a través de Suscripción a subpila o en la barra–

Las baterías de iones de litio guardadas en los bolsillos, empaquetadas en almacenes e integradas en infraestructuras críticas están alimentando silenciosamente a gran parte de los Estados Unidos modernos.

La demanda de estas soluciones esenciales de almacenamiento de energía continúa creciendo. Alentar a los expertos en energía a explorar diseños de próxima generación (próxima generación) para tecnologías más eficientes. Incluyendo ánodos de metales alcalinos. electrolitos sólidos y materiales catódicos ricos en suelo. Sin embargo, la seguridad es primordial para garantizar una implementación exitosa de estos sistemas.

“A lo largo de los años, los investigadores e ingenieros de baterías han desarrollado un profundo conocimiento de los factores que conducen al fallo de las baterías tradicionales de iones de litio. Sin embargo, el comportamiento de las baterías de próxima generación no se comprende bien”, afirmó Donal Finegan, científico senior de almacenamiento de energía del NREL. “Vimos diferencias significativas en la cinética, la toxicidad, la durabilidad mecánica y… y las estrategias de extinción de incendios para nuevos materiales. Cuanto mejor comprendamos estos riesgos, mejor. Podemos diseñar y preparar futuros sistemas de baterías que sean más seguros”.

gramo el último naturaleza actitud Escrito por investigadores del NREL, incluido Finegan, analiza de cerca el panorama actual de la investigación sobre la seguridad de las baterías. enfatizando los nuevos riesgos y oportunidades de las tecnologías emergentes de almacenamiento de energía. Además, esta perspectiva ofrece un enfoque estratégico para la evaluación de la seguridad de las baterías a nivel de electrodos, embalaje y celdas. Este riguroso proceso considera condiciones como limitar el índice de oxígeno. Condiciones de funcionamiento inadecuadas Estado de carga e historial del ciclo de trabajo Teniendo en cuenta el comportamiento de la batería en los criterios estándar

Un enfoque que prioriza la seguridad en la investigación de baterías

NREL también es Líder mundial en investigación sobre seguridad de bateríasOfrece características de última generación. aprendizaje automático avanzadoy modelado multiescala para evaluar sistemas de almacenamiento de energía. Los investigadores trabajan en estrecha colaboración con innovadores de la industria para compartir conocimientos y acceder a capacidades a escala de laboratorio. Superar los desafíos de llevar nueva tecnología al mercado.

“La investigación sobre la seguridad de las baterías es una piedra angular de nuestro trabajo en NREL y es fundamental para fortalecer la infraestructura energética de Estados Unidos”, dijo Matt Keyser, ingeniero y gerente senior de almacenamiento de energía de NREL. “Las baterías más seguras aumentarán la disponibilidad de energía para alimentar todo, desde la electrónica de consumo hasta los sistemas de seguridad nacional. Sin embargo, necesitamos una estrategia específica para ampliar la investigación sobre la seguridad de las baterías para apoyar el desarrollo y la adopción de nuevas tecnologías de baterías”.

NREL utiliza un proceso riguroso para evaluar la seguridad de los diseños de baterías. Utiliza un enfoque holístico para caracterizar células y materiales para comprender su respuesta a diversas condiciones de abuso. durante toda la vida útil Los conocimientos obtenidos de la investigación sobre la seguridad de las baterías son fundamentales para mejorar el diseño de las celdas. Definición de un sistema operativo seguro y prácticas estándar para guiarle a la hora de afrontar los peligros de la batería.

Sin embargo, algunos cambios abren la puerta a sistemas de baterías más seguros. Son más flexibles y ligeros, pero también plantean desafíos, como hacer frente a las rápidas emisiones. subproductos tóxicos y reacciones térmicas intensas Los métodos establecidos para cuantificar los peligros de las baterías de iones de litio convencionales se pueden aplicar directamente a las celdas de próxima generación. Pero hay otras cuestiones. Eso requiere atención adicional.

Es posible que se necesiten años para ampliar la investigación a partir de nuevos materiales. a las pruebas de nivel de batería Pero se han logrado avances recientes. Modelado e Inteligencia Artificial Capaces de acelerar los procesos y aumentar la comprensión de nuevos materiales, estas técnicas revelan nuevos conocimientos. En cuanto a la seguridad de los diseños de baterías emergentes, predice cómo se comportarán las baterías en diferentes aplicaciones, como el almacenamiento en red. La experiencia del NREL en esta área permite a los investigadores evaluar datos a escalas de longitud. Desde muestras microscópicas hasta patrones celulares a mayor escala. y explicar las diferencias en el comportamiento de seguridad de las celdas en función del tamaño y las condiciones operativas adversas.

“Hemos desarrollado una estrategia de modelado que cierra la brecha entre los datos de seguridad generados a nivel de material y el comportamiento de las baterías comerciales a gran escala”, dijo Finegan. “La inteligencia artificial desempeñará un papel clave en la predicción rápida de cómo funcionarán las baterías en diferentes condiciones en situaciones del mundo real para evaluar la seguridad de futuros diseños de baterías”.

Obtenga más información sobre NREL almacenamiento de energía y Transporte y investigación de movilidad y registrarse en NREL Boletín de Investigación sobre Transporte y Movilidad para seguir las últimas noticias

Artículo de NREL– Por Rebeca Martino