El equipo de la Universidad de Kiel desarrolló un circuito electrónico compacto que se instala dentro de la celda de la batería y convierte las lecturas de un sensor de temperatura interno en una señal digital que sale a través de los mismos terminales utilizados para cargar y descargar, según el estudio. Este sistema elimina la necesidad de cables de comunicación especiales que tradicionalmente se requieren para monitorear el estado interno de las baterías.

"Nuestro trabajo es un primer paso hacia baterías inteligentes que monitorean y reportan continuamente su propia condición", dijo Beiranvand, uno de los investigadores del proyecto. "Esto podría hacer que los sistemas de baterías sean más seguros y más económicos", agregó.

El problema del monitoreo interno

Los paquetes de baterías modernos contienen muchas celdas individuales, pero la mayoría de los sensores de temperatura están conectados únicamente al exterior, según explica el estudio. Esto crea un desafío porque el sobrecalentamiento generalmente comienza dentro de una celda antes de que pueda notarse en la superficie, lo que dificulta la detección temprana de problemas.

Aunque es posible colocar sensores dentro de las celdas de batería, esto usualmente requiere electrónica adicional y cableado extra, según los investigadores. Estas partes adicionales ocupan espacio en el paquete de batería densamente empaquetado y complican la fabricación.

Aprovechamiento de hardware existente

El diseño desarrollado por el equipo alemán aprovecha componentes que ya están presentes en el sistema de gestión de baterías, por lo que no es necesario agregar nuevo hardware de comunicación, según el estudio. Dado que el sistema utiliza las conexiones eléctricas existentes de la batería, no requiere ningún cableado de comunicación especial.

Además de reducir costos, el diseño simplificado crea más espacio dentro de los paquetes de baterías, lo cual es especialmente útil cuando el espacio es limitado, según los investigadores. Esta característica resulta particularmente relevante para vehículos eléctricos donde cada centímetro cúbico cuenta.

Más allá de la temperatura

"En principio, el concepto no se limita a sensores de temperatura", dijo Johannes Diers, investigador doctoral en la Cátedra de Electrónica de Potencia y primer autor del estudio. "Sensores de presión, gas u otros tipos de sensores también podrían transmitir información desde el interior de la batería exactamente de la misma manera", explicó.

Los investigadores consideran que las versiones futuras de esta tecnología podrían ser aún más pequeñas o incluso podrían construirse directamente en los materiales de la batería, según el estudio. Dado que los sensores recopilan información desde el interior de la celda de batería, podrían ayudar a los científicos a aprender más sobre cómo funcionan las baterías y respaldar la creación de mejores tecnologías de baterías.

Aplicaciones potenciales

El equipo de la Universidad de Kiel cree que esta tecnología podría utilizarse en muchos lugares donde se necesitan baterías de alto rendimiento, según el estudio. Esto incluye vehículos eléctricos, grandes sistemas de almacenamiento para energía eólica y solar, y sistemas de respaldo de baterías domésticas.

Si este método de comunicación se desarrolla más, podría permitir que las baterías sean monitoreadas desde el interior todo el tiempo sin agregar más cableado, según los investigadores. Esto proporcionaría a los operadores de baterías advertencias más tempranas sobre problemas, reduciría los costos de hardware y haría que las baterías futuras sean más fáciles de construir.

Implicaciones para la industria

La reducción estimada del 35 por ciento en los costos del sistema comparado con métodos tradicionales de monitoreo de baterías representa un avance significativo para la industria de vehículos eléctricos y almacenamiento de energía, según el estudio publicado en Communications Engineering. Esta disminución de costos podría traducirse en precios más competitivos para vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía renovable.

La capacidad de detectar sobrecalentamiento desde el interior de la celda antes de que sea visible en la superficie podría mejorar significativamente la seguridad de los sistemas de baterías, un aspecto crítico tras varios incidentes de incendios en vehículos eléctricos reportados en años recientes. El monitoreo continuo desde el interior también podría extender la vida útil de las baterías al permitir una gestión más precisa de las condiciones de operación.

La tecnología desarrollada en Alemania llega en un momento en que la demanda global de baterías de alto rendimiento continúa creciendo, impulsada por la transición hacia vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía renovable. La simplificación del diseño y la reducción de costos podrían acelerar la adopción de estas tecnologías al hacerlas más accesibles económicamente.