Ingeniero Civil Mecánico / El desarrollo de baterías de litio de alta potencia es la piedra de tope para el surgimiento de vehículos eléctricos económicos y autónomos, así como para el almacenamiento de electricidad producida por fuentes renovables intermitentes.
El principal desafío es la presencia de niveles de deformación y esfuerzo demasiado altos en las zonas activas de los electrodos, a causa del proceso cíclico de intercalación de litio durante la carga y la descarga, llegando incluso a producirse deformación plástica, nucleación de grietas, y fracturas, limitando la vida útil de las baterías.
Modelar el fenómeno de la intercalación de litio es complejo, pues los gradientes químicos inducen campos de esfuerzos y, a su vez, los esfuerzos favorecen o dificultan la difusión química a través de la microestructura.
Existen modelos que involucran la cinética molecular y la deformación de la microestructura del electrodo. Otros modelos continuos, más sencillos y más fáciles de implementar, han permitido resolver las ecuaciones diferenciales acopladas que dan cuenta del balance termodinámico del sólido involucrado. La mayoría de los modelos están restringidos a geometrías
unidimensionales o muy simples.
El objetivo de este trabajo es extender el uso de modelos continuos existentes a dos dimensiones, y resolver numéricamente, mediante el análisis isogeométrico, un sistema de ecuaciones diferenciales y acopladas.
Con este procedimiento, se espera caracterizar la distribución de esfuerzos y concentratión en una partícula de electrodo de batería, y obtener los niveles de concentración de esfuerzos alrededor de los vacíos y las discontinuidades.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/164013 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Canales Sepúlveda, Iván Eduardo |
| Contributors | Atroshchenko, Elena, Meruane Naranjo, Viviana, Calderón Muñoz, Williams |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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