Effects of cycling on lithium-ion battery hysteresis and overvoltage

Currently, lithium-ion batteries are widely used as energy storage systems for mobile applications. However, a better understanding of their nature is still required to improve battery management systems (BMS). Overvoltages and open-circuit voltage (OCV) hysteresis provide valuable information regarding battery performance, but estimations of these parameters are generally inaccurate, leading to errors in BMS. Studies on hysteresis are commonly avoided because the hysteresis depends on the state of charge and degradation level and requires time-consuming measurements. We have investigated hysteresis and overvoltages in Li(NiMnCo)O2/graphite and LiFePO4/graphite commercial cells. Here we report a direct relationship between an increase in OCV hysteresis and an increase in charge overvoltage when the cells are degraded by cycling. We fnd that the hysteresis is related to difusion and increases with the formation of pure phases, being primarily related to the graphite electrode. These fndings indicate that the graphite electrode is a determining factor for cell efciency.Peer ReviewedPostprint (published version

Intencionalidad de abandono escolar temprano. Un estudio sobre la vinculación de la identidad

The early school dropout rate in Spain stands at 13.6 %, a percentage higher than the European average. This is a phenomenon influenced by multifactorial aspects, including factors related to the educational system as well as individual characteristics. The objective of this research is to determine the influence of factors related to individual identity on early school dropout, such as gender, age, country of origin, mother tongue, and place of residence. The study is conducted through the administration of a specifically developed questionnaire to a sample of 1157 students from La Rioja in the final years of compulsory secondary education. Data analysis is performed through descriptive analysis, examining percentage differences between groups and represented with line graphs. The results show differences based on age, gender, and place of residence. Additionally, differences are observed between national and foreign students, especially those with a non-Spanish mother tongue. The main findings indicate that certain identity traits substantially influence whether students continue their educational process. Therefore, educational institutions should be aware of these potentially risky identity aspects in order to develop proactive actions for at-risk students, thereby avoiding future early school dropout.La tasa de abandono escolar temprano se sitúa en España en el 13,6 %, porcentaje mayor que el de la media europea. Se trata de un fenómeno en el que influyen aspectos de carácter multifactorial, entre los que se encuentran aspectos relativos al sistema educativo, pero también a otras cuestiones propias individuo. El objetivo de esta investigación es determinar la influencia de los factores relacionados con la identidad del individuo sobre el abandono escolar temprano, como género, edad, país de origen, lengua materna y lugar de residencia. El estudio se realiza mediante la aplicación de un cuestionario desarrollado ad hoc en una muestra de 1157 alumnos y alumnas riojanos de los últimos cursos de educación secundaria obligatoria. El análisis de datos se efectúa a través de un análisis descriptivo en los que se hallan las diferencias porcentuales entre grupos y se representa con gráficos de líneas. Los resultados muestran diferencias según la edad, el género, el lugar de residencia. Además, también se aprecian diferencias entre al alumnado nacional y extranjero, especialmente con lengua materna no española. Los principales hallazgos apuntan que algunos rasgos identitarios influyen sustancialmente en que cierto alumnado continúe su proceso formativo. Por ello, las instituciones educativas deben ser conocedoras de dichos aspectos identitarios potencialmente peligrosos, para poder desarrollar acciones profilácticas dirigidas al alumnado en riesgo y así evitar un futuro abandono escolar temprano

Entropy characterisation of overstressed capacitors for lifetime prediction

We propose a method to monitor the ageing and damage of capacitors based on their irreversible entropy generation rate. We overstressed several electrolytic capacitors in the range of 33 µF–100 µF and monitored their entropy generation rate View the MathML source(t ). We found a strong relationship between capacitor degradation and View the MathML source(t ). Therefore, we proposed a threshold for View the MathML source(t ) as an indicator of capacitor time-to-failure. This magnitude is related to both capacitor parameters and to a damage indicator such as entropy. Our method goes beyond the typical statistical laws for lifetime prediction provided by manufacturers. We validated the model as a function of capacitance, geometry, and rated voltage. Moreover, we identified different failure modes, such as heating, electrolyte dry-up and gasification from the dependence of View the MathML source(T) with temperature, T. Our method was implemented in cheap electrolytic capacitors but can be easily applied to any type of capacitor, supercapacitor, battery, or fuel cell.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Chiron: innovando en el aula de clásicas

Chiron is an organization to promote the use of ICT in education, specially addressed to Spanish classics teachers and students. The core of our organization is our website http://www.chironweb.org, as a collaborative space open to any user who wants to participate with his or her work. The website is published in several languages: Spanish, Catalan, Galician, English and Latin. From it you can get different sections (photos, wiki, social marker with links, videos and documents, blogs, training courses for teachers...)Chiron es una organización que promueve el uso de las TIC en la educación, especialmente dirigido a profesores y estudiantes de clásicas españoles. El núcleo de nuestra organización es nuestro sitio web http://www.chironweb.org, como un espacio de colaboración abierto a cualquier usuario que quiera participar con su trabajo. El sitio web se publica en varios idiomas: español, catalán, gallego, inglés y latín. Desde esta página inicial se puede acceder a las demás secciones (fotos, wiki, marcador social con enlaces, vídeos y documentos, blogs, cursos de formación para profesores...

Determination of the state of health of Li-ion batteries : the irreversible entropy production approach

In recent years, portable applications have experienced an exponential growth and consequently, the demand of batteries has increased accordingly. It is widely known, though, that the performance of batteries decreases with time and use. This loss of performance is easured by the State-of-Health (SoH) of the cells. However, there is no consensus in defining this parameter. Experimental, theoretical or even heuristic approaches can be found in literature and commercial systems, but usually, they only work for particular conditions and they are not linked to the degradation suffered by the cells themselves. The aim of this study is to find a parameter directly related to this degradation. For this purpose, we investigate the irreversible entropy production in Li-ion cells because irreversible entropy is related to energy dissipation and thus, to irrversibilities due to system or energy degradation. In order to evaluate the degradation of the cells and its correspondence to irreversible entropy generation, we studied different Li-ion chemistries (NMC, LFP and LCO). Batteries were cycled at different discharge rates (close to and far from equilibrium) and evaluated at different SoHs. Therefore, capacity fade and impedance rise (the most commonly used techniques in SoH determination) were characterized and related to irreversible entropy generation. In addition, post-mortem analysis was carried out to achieve a deeper knowledge of the causes and effects of degradation. As a result of this study, we introduced a new parameter for system degradation characterization, the Relative-Entropy-Production (REP), defined as the irreversible entropy generation ratio at actual state and the initial state. In particular, we found irreversible entropy production evaluated at low discharge rates was higher as more degraded were the NMC cells. In the case of LFP cells, irreversible entropy production decreased during initial cycles but then increased towards the EoL. This behavior coincided with a capacity increase during initial cycles. In addition, we found a relationship between irreversible entropy generation and the phase transformations taking place during the discharge processes in all the evaluated cells because the materials undergoing phase transformations expand and contract yielding to cracks and other structural. Irreversible entropy production is found to be a promising magnitude to characterize battery aging. Even though much research has still to be carried out, the idea is to define, in the future, a threshold in irreversible entropy production that the cells can stand before considering their EoL is reached.En els darrers anys, la demanda de bateries ha augmentat considerablement gràcies a la creixent proliferació de dispositius portàtils. Tot i això, és ben sabut que el funcionament de les bateries empitjora amb el temps i l'ús. Aquesta pèrdua de rendiment es mesura amb un paràmetre anomenat State-oh-Health (SoH) encara que, avui dia, no s'ha arribat a un consens per a definir-lo. A la literatura o als mateixos sistemes comercials s'hi poden trobar aproximacions experimentals, teòriques o heurístiques, que generalment funcionen en situacions particulars i que, moltes sovint, no estan directament relacionades amb la degradació que pateixen les cel·les. L'objectiu d'aquest estudi és trobar un paràmetre que estigui directament relacionat amb la degradació patida per les cel·les. Per aquest motiu, ens hem centrat en la producció d'entropia irreversible perquè aquesta està relacionada amb la dissipació d'energia i, per tant, amb les irreversibilitats degudes a la degradació del sistema o de l'energia. Es va treballar amb vàries químiques de bateries d'ions de liti (NMC, LFP i LCO) per tal d’avaluar la degradació patida per aquestes i la correspondència amb la generació d'entropia irreversible. Aquestes cel·les van ser avaluades a taxes baixes i elevades a diferents nivells de SoH. En particular, la disminució de capacitat i l’augment d’impedància, que són les tècniques més utilitzades per a determinar el SoH, van ser determinades i posteriorment relacionades amb la generació d’entropia irreversible. A més a més, l’anàlisi post-mortem de les cel·les ens va permetre obtenir un coneixement major de les causes i els efectes de la degradació. Com a resultat d’aquest estudi, hem introduït un nou paràmetre per a la caracterització de la degradació d’un sistema. Aquest paràmetre l’hem anomenat Relative-Entropy-Production (REP) i l’hem definit com la relació entre la generació d’entropia irreversible en el moment actual i l’estat inicial. En particular, hem trobat que la producció d’entropia irreversible a taxes baixes de descàrrega és més gran com més degradades estan les cel·les de NMC. En canvi, en el cas de les cel·les de LFP, hem trobat que la generació d’entropia irreversible disminueix durant els primers cicles per després augmentar fins al final de la seva vida útil. S’ha vist que aquesta disminució coincideix amb un increment de la capacitat. A més a més, a totes les cel·les amb les que hem treballat, hem trobat una relació entre la producció d’entropia irreversible i les transformacions de fase que tenen lloc als elèctrodes durant la descàrrega. Aquesta relació ha sigut associada al fet de que els materials que pateixen una canvi de fase s’expandeixen i es contrauen el que fa que es produeixin fractures o esquerdes o altres modificacions estructurals. Totes elles produeixen degradació i, per tant, generen entropia irreversible. S’ha trobat que REP i la generació d’entropia irreversible són magnituds prometedores per a caracteritzar l’envelliment de bateries. Encara que queda molta feina per fer, la idea és, en un futur, poder definir un llindar de REP o de generació d’entropia irreversible que les cel·les siguin capaces de suportar abans no es consideri que han assolit el final de les seves vides útils.Postprint (published version

Los complejos conceptuales en la publicidad multimodal

Several scholars have dealt with the workings of metaphor and metonymy in multimodal advertisements (see Forceville, 2009; Uriós-Aparisi, 2009; or Pérez-Sobrino, 2017, among others). Thepresent study investigates conceptual complexity to broaden the set of analytical categories to be used in multimodal analysis by making use of some of the latest developments on conceptual complexes, or principled combinations of cognitive models (e.g., frames, metaphors, metonymies), as discussed in Ruiz de Mendoza (2017, 2021) to a multimodal context. Work on conceptual complexity in Cognitive Linguistics has taken two main directions. One is provided by Blending Theory, which focuses on accounting for the emergence of new structure not present in the contributing conceptual constructs after selected integration. Another direction studies patterns of conceptual interaction with a view to finding regularities that can be formulated as high-level generalizations. We will adopt this second direction. The main aim of the study is to test these analytical categories and principles of knowledge organization in terms of their communicative impact within a multimodal environment. A subsidiary aim is to further develop the theoretical apparatus underlying this initial work. Analysing a corpus of 62 multimodal advertisements, we found that: (i) the nature of a frame determines its function, i.e., matrix frames are receiving frames, which ‘situationalize’ conceptual structure, whereas donor frames play a focal role; (ii) sometimes there is no frame integration but rather internal development within a given frame, which is possible thanks to the incorporation of an external element that is not integrated, but simply facilitates the development of the rame; (iii) there are also cases in which there is frame composition instead of integration; (iv) metonymy proves to be a licensing factor previous to integration, and (v) high-level non-metaphorical correlations can act as cues for the activation of metaphorical frameworks.Varios autores han estudiado el funcionamiento de la metáfora y la metonimia en los anuncios multimodales (véase Forceville, 2009; Uriós-Aparisi, 2009; o Pérez-Sobrino, 2017, entre otros). El presente estudio investiga la complejidad conceptual para ampliar el conjunto de categorías analíticas a utilizar en el análisis multimodal haciendo uso de algunos de los últimos desarrollos sobre complejos conceptuales, o combinaciones de principios de modelos cognitivos (por ejemplo, marcos, metáforas, metonimias) (ver Ruiz de Mendoza, 2017, 2021) a un contexto multimodal. Los trabajos sobre complejidad conceptual en Lingüística Cognitiva han tomado dos direcciones principales. Una es la proporcionada por la Teoría del Blending, que se centra en dar cuenta de la aparición de una nueva estructura no presente en los constructos conceptuales contribuyentes tras la integración seleccionada. Otra dirección estudia los patrones de interacción conceptual con vistas a encontrar regularidades que puedan formularse como generalizaciones de alto nivel. Adoptaremos esta segunda dirección. El objetivo principal del estudio es poner a prueba estas categorías analíticas y principios de organización del conocimiento en términos de su impacto comunicativo dentro de un entorno multimodal. Un objetivo secundario es seguir desarrollando el aparato teórico que subyace a este trabajo inicial. Al analizar un corpus de 62 anuncios multimodales, comprobamos que (i) la naturaleza de un marco determina su función, es decir, los marcos matrices son marcos receptores, que "sitúan" la estructura conceptual, mientras que los marcos donantes desempeñan una función focal; (ii) a veces no hay integración de marcos, sino un desarrollo interno dentro de un marco determinado, que es posible gracias a la incorporación de un elemento externo que no se integra, sino que simplemente facilita el desarrollo del marco;(iii) también hay casos en los que hay composición de marcos en lugar de integración; (iv) la metonimia resulta ser un factor licenciador previo a la integración, y (v) las correlaciones no metafóricas de alto nivel pueden actuar como pistas para la activación de los marcos metafóricos

Auto-perception de l'enseignant des programmes d'études adaptés sur la formation éducative et la désignation de ces classes

Se trata de un estudio de carácter cualitativo a través del análisis y categorización de entrevistas en profundidad realizadas a docentes de PCAs de diferentes tipologías y ámbitos de docencia en la Comunidad Foral de Navarra. Las categorías principales estudiadas a través del discurso de autopercepción del profesorado son: 1) Formación del profesorado de las PCAs; 2) Designación de los docentes a estos programas. En cada una de ellas se integran otras subcategorías. Desde este análisis se realizan propuestas en cuanto a la formación inicial y continua de dichos educadores basadas en el análisis de la literatura de Educación Emocional y su relación con las características socio-educativas de este alumnado y sobre los efectos beneficiosos que presenta las competencias emocionales en el bienestar docente.This is a qualitative study through the analysis and categorization of interviews with teachers of PCAs of different types and areas of teaching in the Community of Navarra. The main categories studied through the self-perception discourse of the teaching staff are: 1) Teacher training of the PCAs; 2) Designation of teachers to these programs. Other subcategories are integrate, in each of them. From the analysis, we propose modifications to initial and continuing training in educators of adapted curriculum programs, based on the review of the Emotional Education literature and its relationship with the socio-educational characteristics of these students and the beneficial effects of emotional competencies on course well-beingCette étude provient de l'analyse qualitative d'entretiens approfondis réalisés avec des enseignants de programmes d'études adaptés, avec a different type et domaine enseignement dans Le Comunitée du Navarra. Les principal categories etudiées avec le discours de le leur perception de les professeur sont: 1) Formation de les professeur de les PCAs; 2) Désignation de les enseignant à cette programmes. Dans chaque unes d’elles sont integrée autres subcatégories. A partir de cette analyse sont proposont des améliorations dans la formation initiale et continue de ces éducateurs, fondeuse dans l’analyse de la littétarure dans le domaine émotionnel et son relation avec les caractéristiques socio-éducatives que présentent les élèves de programmes d'études adaptés et sur les effects bénéfiques que present les domaine émotionnel dans le bien-être d’enseignemen

Determination of the state of health of Li-ion batteries : the irreversible entropy production approach

In recent years, portable applications have experienced an exponential growth and consequently, the demand of batteries has increased accordingly. It is widely known, though, that the performance of batteries decreases with time and use. This loss of performance is easured by the State-of-Health (SoH) of the cells. However, there is no consensus in defining this parameter. Experimental, theoretical or even heuristic approaches can be found in literature and commercial systems, but usually, they only work for particular conditions and they are not linked to the degradation suffered by the cells themselves. The aim of this study is to find a parameter directly related to this degradation. For this purpose, we investigate the irreversible entropy production in Li-ion cells because irreversible entropy is related to energy dissipation and thus, to irrversibilities due to system or energy degradation. In order to evaluate the degradation of the cells and its correspondence to irreversible entropy generation, we studied different Li-ion chemistries (NMC, LFP and LCO). Batteries were cycled at different discharge rates (close to and far from equilibrium) and evaluated at different SoHs. Therefore, capacity fade and impedance rise (the most commonly used techniques in SoH determination) were characterized and related to irreversible entropy generation. In addition, post-mortem analysis was carried out to achieve a deeper knowledge of the causes and effects of degradation. As a result of this study, we introduced a new parameter for system degradation characterization, the Relative-Entropy-Production (REP), defined as the irreversible entropy generation ratio at actual state and the initial state. In particular, we found irreversible entropy production evaluated at low discharge rates was higher as more degraded were the NMC cells. In the case of LFP cells, irreversible entropy production decreased during initial cycles but then increased towards the EoL. This behavior coincided with a capacity increase during initial cycles. In addition, we found a relationship between irreversible entropy generation and the phase transformations taking place during the discharge processes in all the evaluated cells because the materials undergoing phase transformations expand and contract yielding to cracks and other structural. Irreversible entropy production is found to be a promising magnitude to characterize battery aging. Even though much research has still to be carried out, the idea is to define, in the future, a threshold in irreversible entropy production that the cells can stand before considering their EoL is reached.En els darrers anys, la demanda de bateries ha augmentat considerablement gràcies a la creixent proliferació de dispositius portàtils. Tot i això, és ben sabut que el funcionament de les bateries empitjora amb el temps i l'ús. Aquesta pèrdua de rendiment es mesura amb un paràmetre anomenat State-oh-Health (SoH) encara que, avui dia, no s'ha arribat a un consens per a definir-lo. A la literatura o als mateixos sistemes comercials s'hi poden trobar aproximacions experimentals, teòriques o heurístiques, que generalment funcionen en situacions particulars i que, moltes sovint, no estan directament relacionades amb la degradació que pateixen les cel·les. L'objectiu d'aquest estudi és trobar un paràmetre que estigui directament relacionat amb la degradació patida per les cel·les. Per aquest motiu, ens hem centrat en la producció d'entropia irreversible perquè aquesta està relacionada amb la dissipació d'energia i, per tant, amb les irreversibilitats degudes a la degradació del sistema o de l'energia. Es va treballar amb vàries químiques de bateries d'ions de liti (NMC, LFP i LCO) per tal d’avaluar la degradació patida per aquestes i la correspondència amb la generació d'entropia irreversible. Aquestes cel·les van ser avaluades a taxes baixes i elevades a diferents nivells de SoH. En particular, la disminució de capacitat i l’augment d’impedància, que són les tècniques més utilitzades per a determinar el SoH, van ser determinades i posteriorment relacionades amb la generació d’entropia irreversible. A més a més, l’anàlisi post-mortem de les cel·les ens va permetre obtenir un coneixement major de les causes i els efectes de la degradació. Com a resultat d’aquest estudi, hem introduït un nou paràmetre per a la caracterització de la degradació d’un sistema. Aquest paràmetre l’hem anomenat Relative-Entropy-Production (REP) i l’hem definit com la relació entre la generació d’entropia irreversible en el moment actual i l’estat inicial. En particular, hem trobat que la producció d’entropia irreversible a taxes baixes de descàrrega és més gran com més degradades estan les cel·les de NMC. En canvi, en el cas de les cel·les de LFP, hem trobat que la generació d’entropia irreversible disminueix durant els primers cicles per després augmentar fins al final de la seva vida útil. S’ha vist que aquesta disminució coincideix amb un increment de la capacitat. A més a més, a totes les cel·les amb les que hem treballat, hem trobat una relació entre la producció d’entropia irreversible i les transformacions de fase que tenen lloc als elèctrodes durant la descàrrega. Aquesta relació ha sigut associada al fet de que els materials que pateixen una canvi de fase s’expandeixen i es contrauen el que fa que es produeixin fractures o esquerdes o altres modificacions estructurals. Totes elles produeixen degradació i, per tant, generen entropia irreversible. S’ha trobat que REP i la generació d’entropia irreversible són magnituds prometedores per a caracteritzar l’envelliment de bateries. Encara que queda molta feina per fer, la idea és, en un futur, poder definir un llindar de REP o de generació d’entropia irreversible que les cel·les siguin capaces de suportar abans no es consideri que han assolit el final de les seves vides útils

Thermal analysis of the state of charge of batteries

Clearly there is nowadays an increasing use of portable electric devices (mobile phones, laptops, electric cars, sensor networks ...). These devices use batteries as a power source. Therefore, it is increasingly important to have a good knowledge of the remaining battery power, to exactly know at what point should be recharged. Moreover its wear out must also be known in order to replace it when necessary. Li-ion batteries have provided many advantages over their predecessors. They provide a higher voltage, they are lighter and the energy density with respect to their weight and volume is much higher. This project aims to estimate the actual remaining battery charge through temperature variations that occur inside the battery both during charging and discharging. The aim is to find a simple and cheap solution, which does not require external elements. For this reason, temperature measurements are carried out using a thermistor that is already present in lithium batteries. At present, its purpose is to avoid overheating. A Li-ion battery with 740mAh capacity provided by VARTA Microbattery was used. From measurements of current, voltage and temperature we calculated the internal resistance, the heat flow inside the battery and the thermal impedance. It has been shown that it is possible to relate temperature variations, current and voltage to the heat generated in the battery. Thus, it is possible to estimate the state of charge of the battery (SoC) from temperature fluctuations. In addition, consecutive charge and discharge cycles were carried out. Injected and extracted charge was calculated for each of them. Then, it was related to SoH. Finally, new definitions of SoC and SoH which consider their relationships are proposed