manejando la complejidad en las baterías de plomo-ácido
TRANSCRIPT
“Manejando la complejidad de las baterías de plomo-ácido utilizadas en los vehículos mediante una matriz de
interdependencias tecnológicas”.
Héctor A. Guerrero Mtz. y Ramón Garibay Ayala
26 y 27 de mayo de 2014.
• Uno de los descubrimientos más notables y novedosos en los últimos 400 años ha sido la electricidad (Alva Edison vs. NikolaTesla). Aunque su uso práctico estuvo a nuestra disposición de forma limitada desde mediados de 1800.
• En 1836, John F. Daniell desarrolló una batería mejorada que producía una corriente más estable que los dispositivos anteriores; pero Alessandro Volta es a quién se le adjudica el desarrollo de la pila eléctrica no recargable (primaria).
• En 1859, el físico francés Gaston Planté inventó la primera batería recargable (secundaria), basada en el ácido de plomo.
1745-1827
1847-1931
Volta
Alva Edison
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La señora Helen Brubaker declaró en múltiples ocasiones que los modelos de motores de combustión que fabricaba su marido le parecían muy ruidosos y que le molestaba
enormemente el humo que desprendían.
Actualmente se puede encontrar el vehículo de la esposa de Ford en el museo Histórico de Detroit y tiene sus iniciales en la puerta lateral del automóvil.
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• No obstante, la capacidad de la batería, hasta ese momento, para almacenar la energía; fue el factor principal que limitó su éxito como
fuente de propulsión del vehículo.
• En el periodo 1900-1910, cuando la propulsión eléctrica y la gasolina estaban compitiendo por el floreciente mercado de transporte doméstico y de negocios, fue el área de distribución restringida y la recarga lenta del
coche eléctrico, lo que finalmente hizo que dominara en el mercado (además de los bajos precios del petróleo), el motor de combustión
interna (Westbrook, 2001)
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This chart shows the historical Crude Oil prices in US dollars per barrel - 1861 onwards.Fuente:http://chartsbin.com/view/oau
ZEV
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Fuente: Battery University
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• ¿Porqué decimos que la batería de
plomo-ácido es compleja?
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Consumo aparente y estimado (toneladas métricas) de los principales metales utilizados en las baterías 1900-2012
Nickel apparent consumption Lead apparent consumption Lithium estimated consumption
Fuente: Elaboración propia con base en US Geological Survey.
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Fuente: Elaboración propia con base en Lead end-use statistics del US Geological Survey, 2005 compilado por Matos, G.R. Smith, and P.N. Gabby.
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Plomo (toneladas métricas) destinado a la producción de baterías (1975-2003)
Ammunition Brass and bronze Paint and glass pigments Gasoline additives Sheet lead Solder Storage batteries Other
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1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015
No. Patentes de las Baterías de Plomo-Ácido 1980-2012
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Fuente: Elaboración propia con base en Derwent Patent Index
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No
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Patentes de las baterías de plomo-ácido por tipo de aplicación
Otras aplicaciones VEA
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Fuente: Elaboración propia con base en Derwent Patent Index
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Crecimiento % de las Patentes relacionadas a las baterías de plomo-ácido utilizadas en los Vehículos Eléctricos 1981-2012
Hev Motorcycle Scooter Bycicle EV Otros
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Fuente: Elaboración propia con base en Derwent Patent Index
• ¿Qué ha hecho la batería de plomo-ácido para mantenerse como una batería importante en el vehículo eléctrico?
• Utilizamos las clases tecnológicas principales (99); las cuales distinguen una tecnología de otra, sin entrar a detalle en los procesos (subclases).
El número de patentes utilizadas para el estudio fue de 611 en el periodo de 1980-2012 y que se dividió en 4 partes (las 3 primeras son
décadas y la última corresponde a 2010-2012).
• Con ello construimos una matriz de diseño de tareas (DSM) y se definió su nivel de interdependencias. Así mismo, se aplicó un algoritmo de
clustering que nos permitió representar de forma gráfica el comportamiento en el tiempo de dichas clases.
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X16-B01A3 X16-B01B X16-B01D X16-B01F1 X16-B09 X16-C X16-C09 X16-C15C X16-C15C3 X16-D X16-E X16-E01 X16-E01A X16-E01A1 X16-E01C X16-E01C1 X16-E01E X16-E01G X16-E01J X16-E02 X16-E04 X16-E05 X16-E06 X16-F01 X16-F01A X16-F01C X16-F01F2 X16-F01F3 X16-F02 X16-F03 X16-F03A1 X16-F03A3 X16-F03B X16-F04 X16-F05 X16-F06 X16-F06A X16-G X16-G01 X16-G02 X16-G02A X16-G02C X16-G02C2 X16-H X16-H01 X16-H03 X16-H05 X16-J X16-J01G X16-J07 X16-K X16-K01 X16-K02 X16-L01 X16-L02 X16-X X21-A01 X21-A01A X21-A01B X21-A01C X21-A01D X21-A01D1 X21-A01E X21-A01F X21-A01G X21-A01H X21-A01J X21-A02 X21-A02A X21-A03C X21-A04 X21-A05 X21-A06 X21-A07 X21-B01 X21-B01A X21-B01A1 X21-B01A1A X21-B01A1C X21-B01B X21-B02 X21-B04 X21-B04A X21-B05 X21-C02 X21-E X21-H X22-C05A X22-F01 X22-F01A X22-F01A1 X22-F04 X22-P02 X22-P04A X22-P05 X22-X06 X24-A X24-D03 X25-B X25-B04 X27-D04A X27-D04R
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7 8 1 8 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 1 1 1 2 7 1 1 1 2 2 1 1 1 1 2 1 1
Fuente: Elaboración propia con base en Derwent Patent Index
1980-1989 1990-1999
2000-20092010-2012
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Fuente: Elaboración propia con base en datos de la Derwent Patent Index
Conclusiones
• De 1980-1989 la batería de plomo-ácido seconcentró principalmente en la estructura físicade la batería (separadores, celdas y electrolito).
• De 1990-1999 se siguió concentrando en lasclases tecnológicas de la década anterior; ademásse observa un esfuerzo en hacer aleaciones delplomo con otros metales.
14/15
• De 2000-2012 se observa un incremento notable en nuevas tecnologías aplicadas a este tipo de batería y se introducen de forma incipiente clases tecnológicas emergentes que tienen que ver con la medición de la energía de la batería.
• En términos de interdependencia, se puede decir que el vehículo eléctrico es cada vez más interdependiente de ciertas clases que tienen que ver con aleaciones de otros metales y de conocimiento aplicado a la medición y prueba de este tipo de batería.
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¡Muchas gracias por su atención!
