1. ¿Qué es la histéresis de voltaje?
La histéresis de voltaje se refiere al fenómeno en el que las curvas de evolución del potencial del electrodo con la capacidad no coinciden durante el proceso de carga y descarga, formando así un bucle de histéresis de voltaje. La histéresis de voltaje conlleva una disipación de energía y una menor eficiencia de carga/descarga durante la carga y descarga de las baterías de iones de litio.
El punto de equilibrio de la curva de carga es inferior a la tensión en los terminales, mientras que el punto de equilibrio de la curva de descarga es superior a la tensión en los terminales. La principal razón de este fenómeno son los procesos de carga, descarga y transferencia de masa de la doble capa.
Al realizar un ciclo completo de carga y descarga (carga y descarga totales) de la batería, se obtiene el bucle de histéresis primario; al realizar un ciclo incompleto (carga y descarga parciales), se obtiene el bucle de histéresis secundario. Las dos curvas que componen el bucle de histéresis primario son las curvas límite de todos los bucles de histéresis, formando el bucle cerrado de mayor amplitud. Las curvas de carga y descarga del bucle de histéresis secundario se encuentran dentro de las curvas límite y tienden a converger hacia ellas.
2. Causas de la histéresis de voltaje en las baterías de iones de litio
Las principales causas de la histéresis de voltaje en las baterías de iones de litio son el efecto entrópico, la tensión mecánica y la distorsión microscópica dentro del material del electrodo activo durante la inserción y extracción de litio. La litificación y la deslitización presentan constantes de red diferentes, lo que genera tensión mecánica en la barrera de fase y, por consiguiente, provoca una caída de potencial dentro de una sola partícula entre la carga y la descarga.
Los efectos termodinámicos son también un factor que no se puede ignorar.
3. ¿Qué aspectos se ven afectados por el efecto de histéresis?
Según el principio del efecto de relajación, el voltaje tras la carga y descarga debería converger al valor real de OCV en ese punto de SOC. Sin embargo, debido al efecto de histéresis, el voltaje tras la descarga siempre tiende a un valor inferior al OCV real, mientras que tras la carga tiende a un valor superior. Esto introduce un error significativo en la medición y el cálculo del voltaje de polarización, lo que afecta a la predicción del voltaje y la potencia de la batería.
