Aproximación numérica y análisis estadístico de la degradación de baterías de ion-litio mediante curvas de carga-descarga

Resumen

La degradación de las baterías de ion-litio puede analizarse mediante métodos matemáticos y estadísticos aplicados a registros experimentales. El objetivo fue evaluar la degradación mediante aproximación numérica de curvas de descarga y análisis de la evolución de la capacidad. Se desarrolló un estudio cuantitativo y retrospectivo de 636 descargas de cuatro baterías del repositorio experimental de NASA. La capacidad se reconstruyó mediante integración trapezoidal y de Simpson, utilizando un voltaje de corte común de 2,70 V. Se examinó la sensibilidad al umbral de integración y al tratamiento del punto final interpolado. Asimismo, se compararon cuatro modelos empíricos mediante una división temporal entre entrenamiento y prueba. La integración trapezoidal presentó errores absolutos medios de 3,297 a 3,494 mAh respecto de las capacidades registradas, inferiores a los correspondientes a Simpson. Las pérdidas relativas de capacidad entre el primer y último registro fueron de 24,25 % a 41,75 %, con fluctuaciones no monótonas. Los modelos exponenciales y de raíz cuadrada presentaron los menores errores según la batería, aunque uno de los ajustes registró un coeficiente de determinación negativo en el tramo de prueba. Se concluye que la elección del umbral y del procedimiento de interpolación incide en la capacidad estimada, mientras que la validación temporal permite identificar limitaciones de los modelos de degradación. Los resultados se circunscriben a los registros y condiciones experimentales analizados.