Metodologías para la evaluación, caracterización y reutilización de baterías de litio en formato 18650 para aplicaciones de segunda vida

Abstract

La basura electrónica o e-waste se refiere a los desechos de productos electrónicos que se han acercado o han alcanzado el final de su vida útil. El incremento en la ultima década de productos electrónicos y la entorno a las problemáticas ambientales de la gestión de la basura electrónica abren espacio a discusiones de cómo enfrentar el impacto del ser humano sobre el medio ambiente. Ante esto, la economía circular es un cambio de paradigma sobre el cual es necesario desarrollar técnicas y métodos para determinar que elementos pueden ser reutilizados, que elementos pueden ser reciclado y que elementos deben ser desechados de forma segura para el ambiente. Uno de estos elementos de los cuales hay que hacerse cargo antes de que se vuelva e-waste son las diversas baterías de ion-litio que se utilizan en cientos de componentes día a día. En particular el formato 18650 de estas baterías son utilizadas en productos desde computadores portátiles hasta vehículos eléctricos o sistemas de almacenamientos de energía de capacidad industrial. El objetivo de este trabajo es presentar metodologías para la evaluación y caracterización de baterías de litio 18650 para ser reutilizados en aplicaciones de segunda vida. Para ello se realizan mediciones de voltaje de circuito abierto, impedancia y de capacidad por medio de pruebas de ciclado completo de carga-descarga-carga. Se han realizado estas pruebas sobre 170 celdas de litio 18650 recuperadas desde computadoras portátiles, de las cuales fue posible recuperar 105 celdas (61.76%) se encuentran en condiciones para ser usada nuevamente, mientras que las 65 celdas restantes se descartan de ser reutilizadas tras detectarse fallas en su estructura interna que limitan su capacidad o representan un riesgo si son puestas en operación. Se realiza un análisis y una caracterización explicando las situaciones que justifican la presencia y el uso de baterías que se encuentran en condiciones de operación, pero que han sido desechadas. Además a modo ilustrativo de aplicaciones con baterías de segunda vida se presenta el diseño de un sistemas de almacenamiento de energía solar basado en un banco de baterías recuperadas y el diseño de un sistema de gestión y control para este sistema. Se concluye al evaluar y caracterizar baterías de litio que un número considerable de estas son desechadas en condiciones en las cuales pueden ser aprovechadas para nuevas aplicaciones. Se insta a considerar posibles modelos comerciales para implementar estos procesos de reutilización en el territorio nacional.