En un momento en que el mercado mundial del almacenamiento energético acaba de superar por primera vez los 100 GW de nueva capacidad instalada en un solo año y las baterías adquieren un papel cada vez más relevante en la transición energética, el National Laboratory of the Rockies (NLR), del Departamento de Energía de Estados Unidos, desarrolla un modelo que combina inteligencia artificial, caracterización avanzada de materiales y pruebas físicas para anticipar fallos y reforzar la seguridad de las baterías de próxima generación.

La estrategia abarca todo el ciclo de vida de las baterías, desde el análisis de los materiales que las componen hasta la evaluación de su comportamiento en condiciones extremas. Los investigadores someten las celdas a ensayos como penetración con clavos, estrés térmico y cortocircuitos internos para comprender las causas de los fallos y desarrollar diseños más seguros.

Los datos obtenidos alimentan modelos de inteligencia artificial basados en principios físicos que permiten predecir fenómenos como el thermal runaway o fuga térmica, una reacción en cadena que puede provocar incendios en las baterías. Según el laboratorio, esta combinación de experimentación e IA permite identificar riesgos antes de que aparezcan en aplicaciones comerciales.

El trabajo se apoya además en técnicas avanzadas de imagen, entre ellas un sistema de tomografía computarizada de rayos X a nanoescala, que permite observar la evolución de la estructura interna de las baterías durante su funcionamiento y en situaciones de fallo. Esta información se incorpora a modelos predictivos entrenados con datos experimentales.

Como parte del proyecto, el NLR también ha creado una Battery Safety Database, una base de datos de acceso abierto que recopila propiedades de seguridad de diferentes tecnologías de baterías. La iniciativa fue desarrollada junto con la Universidad de Texas en Austin y Exponent Inc., con financiación de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E).

El laboratorio participa además en el programa JOULES-1K, orientado al desarrollo de baterías con densidades energéticas superiores a 1.000 Wh/kg y 1.000 Wh/L, destinadas a aplicaciones como aviación, drones, transporte marítimo y maquinaria pesada. En este programa, el NLR valida la seguridad y fiabilidad de nuevas químicas desarrolladas por empresas del sector antes de su posible despliegue comercial.

Además de investigar tecnologías emergentes, el laboratorio colabora con la National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) para mejorar la respuesta ante incidentes con baterías de vehículos eléctricos, desarrollando herramientas de diagnóstico, protocolos de actuación y materiales de formación para los servicios de emergencia.