Baterías «habladoras»: unos investigadores desarrollan un nuevo sistema de comunicación

Una batería que «habla» no utiliza palabras: se comunica a través de datos. Investigadores de la Universidad de Kiel han demostrado cómo los sensores situados en el interior de una celda de batería pueden transmitir datos de medición al exterior sin necesidad de cables de comunicación adicionales. En su lugar, el sistema utiliza las conexiones eléctricas existentes, así como la electrónica que ya controla el proceso de carga y descarga de la batería. Por ello, el equipo se refiere a ella como una «batería comunicativa»: una batería capaz de transmitir información desde su interior por sí misma. El Dr. Hamzeh Beiranvand, de la Cátedra de Electrónica de Potencia, presentó recientemente este concepto en la revista Communications Engineering.

Sensores en el interior de la batería, en lugar de solo en la superficie

Las baterías modernas, como las que se utilizan en vehículos eléctricos o en sistemas de almacenamiento de energía estacionarios, están formadas por numerosas celdas individuales. Hoy en día, los sensores de temperatura suelen colocarse únicamente en el exterior de estas celdas. El problema es que, a menudo, el calor peligroso se genera primero en el interior de una celda de la batería, donde inicialmente pasa desapercibido. Aunque, en principio, los sensores pueden colocarse dentro de la celda, actualmente requieren componentes electrónicos adicionales y cables de datos que ocupan un espacio valioso dentro de la batería, que ya está muy compacta.

El nuevo enfoque está diseñado para superar esta limitación. Los investigadores han integrado un pequeño circuito electrónico directamente en la celda de la batería. Ocupa muy poco espacio y convierte las lecturas del sensor de temperatura en una señal digital. A continuación, esta señal sale de la batería a través de los mismos terminales que ya se utilizan para la carga y la descarga. No se requiere ningún cableado de comunicación adicional.

«Nuestro trabajo es un primer paso hacia las baterías inteligentes que supervisan y comunican continuamente su propio estado», afirma Beiranvand. «Esto podría hacer que los sistemas de baterías fueran más seguros y más económicos». Otra ventaja es que el nuevo principio de comunicación permite dar un doble uso a los componentes que ya están presentes. Según una evaluación inicial de costes realizada por el equipo, el sistema podría reducir los costes en torno a un 35 % en comparación con las soluciones convencionales que dependen de un cableado independiente para los sensores.

Según los investigadores, el circuito electrónico podría miniaturizarse aún más en el futuro o integrarse directamente en los nuevos materiales de las baterías. Dado que los sensores miden los procesos que tienen lugar en el interior de la propia celda de la batería, también podrían ayudar a los investigadores a comprender mejor y a mejorar sistemáticamente los materiales de las baterías de próxima generación.

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

A largo plazo, los investigadores prevén aplicaciones en todos aquellos ámbitos en los que se utilicen sistemas de baterías de alto rendimiento: desde vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento estacionario para energía eólica y solar hasta sistemas de almacenamiento residencial con baterías.