Modelado y simulación del electrodo positivo de una batería de litio–azufre

Título

Modelado y simulación del electrodo positivo de una batería de litio–azufre

Colaborador

Giunta, Pablo

Editor

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería

Fecha

2023-11-15

Extensión

106 p.

Resumen

Esta tesis presentará un modelo 0–dimensional para la batería litio–azufre. Luego de un breve repaso a las baterías de litio, introduciremos las características principales de este nuevo sistema, para luego detallar el esquema físico–matemático a utilizar. Su objetivo es intentar la captura, bajo la menor complejidad posible, de las características más importantes de la batería que enumeramos a continuación. Primero, la forma típica de la curva de descarga y su peor performance conforme se lleva a cabo a corrientes mayores, en términos de eficiencia y capacidad. Segundo, la forma típica de la curva de carga, su característico pico de potencial inicial, la pérdida de este pico al detenerse la descarga más tempranamente, y la presencia del efecto shuttle como un fenómeno parásito. Tercero, el fenómeno de carga infinita cuando la carga se lleva a cabo a menores corrientes, y el de cuello de botella disolutivo para mayores corrientes. Cuarto, las características generales de un ciclado parcial, en términos del impacto del efecto shuttle y la degradación de la celda a lo largo de los ciclos. Quinto, un esquema de optimización de energía basado en la variación de la corriente, tanto para una batería primaria como secundaria. Cuantitativamente, el modelo presenta un buen ajuste para el proceso de descarga. Los resultados más novedosos son la captura del efecto shuttle mediante el simple agregado de dos reacciones químicas; y un mejor aprovechamiento de la potencia y energía mediante una política de variación de la corriente, apoyada bajo el conocimiento de los diferentes grados de polarización en la operación de descarga y carga.