Numerical and Experimental Assessment of the Impact Test on Liteon Batteries

Resumen

Esta investigación presenta simulaciones numéricas y evaluaciones experimentales de la deformación estructural de baterías de litio después de un impacto mecánico con un objeto sólido. Se diseñó una batería utilizando el método CAD, y su impacto mecánico fue evaluado en un programa de simulación numérica (Ls-Dyna®). La simulación numérica consistió en la caída libre de una esfera de acero (25 mm de diámetro) impactando a 9 m/s sobre la superficie de una batería prismática de 20 C.

El escenario experimental se ejecutó de la misma manera para obtener los estados de esfuerzo, las deformaciones y los desplazamientos de una batería tipo pouch, validando los resultados del modelo numérico. Las pruebas experimentales se realizaron para evaluar la huella generada por el indentador.

Los resultados muestran la diferencia entre ambos métodos: las deformaciones obtenidas por los extensómetros (colocados en la carcasa de la batería) y la solución numérica en la misma configuración no difieren más de 0.5 mm.

Relevancia para la electrificación del transporte

Este estudio es relevante para la electrificación del transporte por las siguientes razones:

1. Seguridad estructural de baterías de litio
   La electrificación de vehículos depende en gran medida de la fiabilidad y seguridad de las baterías. Evaluar cómo responden ante impactos mecánicos es crucial para prevenir fallos catastróficos, incendios o explosiones en accidentes.

2. Validación de modelos numéricos
   La correlación estrecha entre simulaciones y resultados experimentales (diferencia menor a 0.5 mm) confirma que los modelos numéricos pueden predecir de forma fiable el comportamiento mecánico de las baterías, lo que reduce el costo y tiempo de pruebas físicas.

3. Diseño más seguro de baterías para vehículos eléctricos
   La información obtenida puede emplearse para diseñar carcasas y módulos de batería más resistentes, optimizando la ubicación de celdas y protecciones para minimizar daños por impactos durante accidentes de tráfico.

4. Cumplimiento de normativas internacionales
   Las regulaciones para la homologación de vehículos eléctricos incluyen pruebas de seguridad mecánica de baterías. Este tipo de estudios respalda el desarrollo de baterías que cumplan con estándares como los establecidos por la UNECE R100 o UL 2580.