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Con el objetivo de anticipar la explosiones e incendios en las baterías de litio, investigadores del Tec de Monterrey desarrollan un dispositivo que detecta de manera temprana el envejecimiento y deterioro de estos componentes esenciales para la electromovilidad y el almacenamiento de energía.
“A medida que la electromovilidad avanza a nivel global, los vehículos eléctricos se consolidan como una pieza clave en la transición energética. Sin embargo, este crecimiento también ha puesto sobre la mesa uno de los principales retos tecnológicos y de seguridad del sector: la confiabilidad de las baterías de litio y la prevención de fallas que pueden derivar en incendios o explosiones de alto impacto”, expuso la casa de estudios.
El proyecto, llamado MicroSensOil, es liderado por David Ramírez Ríos, ingeniero en sistemas digitales y robótica, con una Maestría en ciencias de la ingeniería, con la asesoría de Javier Izquierdo Reyes, profesor e investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tecnológico de Monterrey.
Esta tecnología consiste en un dispositivo microfluídico innovador que busca detectar de manera temprana el envejecimiento y la degradación de las baterías de litio a través del monitoreo del aceite refrigerante, lo que permite conocer el estado de la batería y anticipar fallas críticas antes de que se manifiesten de forma catastrófica.
El proyecto reconoce que hoy en día las baterías de litio son el corazón de los vehículos eléctricos y de numerosos sistemas de almacenamiento de energía, no obstante, su degradación progresiva, el envejecimiento de sus componentes y la posible contaminación de los fluidos refrigerantes pueden desencadenar reacciones químicas internas difíciles de detectar con sistemas actuales.
En escenarios extremos, añadió el Tec, estas fallas pueden provocar el fenómeno conocido como thermal runaway, una reacción en cadena que genera sobrecalentamiento, incendios y explosiones.
Un cambio de paradigma
El Tec planteó que la mayoría de los sistemas actuales de gestión de baterías se basan en la medición de parámetros eléctricos como voltaje, corriente y temperatura para estimar el estado de salud de una batería. Si bien estos sistemas son fundamentales, presentan una limitación clave: suelen detectar el problema cuando el daño ya está avanzado.
“Los parámetros eléctricos nos dicen cómo se comporta la batería cuando ya hay un efecto visible, pero no necesariamente nos permiten ver lo que ocurre a nivel químico en etapas tempranas”, citó a Izquierdo Reyes.
Al respecto, apuntó que antes de que una batería falle de forma evidente, se producen cambios químicos internos que dejan señales en los aceites refrigerantes.
“De eso se trata nuestra investigación: queremos leer la huella fisicoquímica del envejecimiento de las baterías”, destacó.
Por ello, el MicroSensOil plantea un cambio de paradigma al enfocarse en la detección temprana del envejecimiento de las baterías. El dispositivo analiza microvolúmenes de aceite refrigerante para identificar gases o compuestos asociados a procesos de degradación, lo que permitiría anticipar fallas antes de que se reflejen en el comportamiento eléctrico del sistema. Esta aproximación no sólo complementa a los BMS tradicionales, sino que abre la puerta a una nueva generación de monitoreo preventivo, más preciso y orientado a la seguridad, aseguró el Tec.
“Si podemos detectar señales tempranas de degradación, es posible tomar decisiones informadas: desde ajustes operativos hasta el reemplazo oportuno de componentes, evitando riesgos mayores”, añadió por su parte Ramírez Ríos
Solución hasta 100 veces más económica
El Tec de Monterrey subrayó que, en comparación con los instrumentos de laboratorio convencionales, que pueden requerir cientos de mililitros de aceite y equipos costosos, el MicroSensOil busca ofrecer una alternativa hasta 10 o incluso 100 veces más económica, capaz de realizar pruebas rápidas y en sitio, especialmente relevante para mercados emergentes y aplicaciones industriales que irán más allá de los vehículos eléctricos, aunque el enfoque inicial del proyecto está en la electromovilidad, los investigadores visualizan un potencial mucho más amplio.
La tecnología podría adaptarse para el monitoreo de aceites dieléctricos en transformadores eléctricos, bancos de baterías, sistemas industriales e incluso aplicaciones en el sector médico, consolidándose como una plataforma versátil para el mantenimiento predictivo, agregó.
Posteriormente a la etapa de investigación científica y validación experimental, el equipo procederá a fabricar un prototipo, que será fabricado y probado por los científicos del Tec, en laboratorios altamente especializados del Massachussetts Institute of Technology (MIT).
¿Quiénes desarrollan el proyecto?
Ramírez Ríos, actualmente se encuentra en el tercer semestre del Doctorado en el Tecnológico de Monterrey.
Javier Izquierdo Reyes, además de ser profesor e investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias en esa institución, en el área de transformación industrial y movilidad, es ingeniero en comunicaciones y electrónica, con un Doctorado en ciencia e ingeniería por parte del Tec y un Posdoctorado en el MIT.
El proyecto asimismo cuenta con el apoyo de Leonardo Israel Farfán Cabrera de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec, campus Puebla, quien es uno de los más destacados expertos en Tribología, rama de ingeniería mecánica dedicada a investigar fenómenos de lubricación, fricción y desgaste de sistemas y que ha realizado destacadas publicaciones e investigaciones relacionadas a proyectos automotrices, electrificación de trenes motrices, super lubricidad, materiales avanzados para reducir desgaste y mejora de biolubricantes a partir de microalgas.
Igualmente, Luis Fernando Velázquez, investigador del Microtechnologies Laboratory (MTL) del MIT, participa en el desarrollo de la nueva tecnología.
