Uma nova abordagem às baterias para veículos elétricos: seguras, reparáveis e sustentáveis
A espectroscopia de impedância eletroquímica deverá, no futuro, detetar micro-curto-circuitos antes que estes provoquem incêndios nas baterias
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Uma equipa de investigação liderada pela TU Graz está a apresentar novas diretrizes de conceção para baterias de veículos elétricos. Estes conceitos aumentam a segurança, facilitam as reparações e melhoram a sustentabilidade ao longo de todo o ciclo de vida.
O desenvolvimento de baterias de tração para veículos elétricos está a tornar-se cada vez mais complexo. O desempenho elétrico, o comportamento térmico e a segurança mecânica interagem estreitamente e exigem soluções integradas. Ao mesmo tempo, tem havido, até à data, uma falta de normas de conceção uniformes. Isto acarreta desvantagens. Em caso de acidente, torna-se mais difícil para os serviços de emergência lidarem com baterias danificadas ou em chamas de forma segura, e a reciclagem também se torna muito mais complicada devido à inconsistência dos projetos. No projeto de investigação E-Track, o Instituto de Segurança Veicular da Universidade Técnica de Graz (TU Graz), em conjunto com o Instituto de Ciência dos Sistemas Ambientais da Universidade de Graz e parceiros da indústria, desenvolveu diretrizes de conceção bem fundamentadas que tornam os sistemas de baterias mais seguros, mais sustentáveis e mais económicos.
Desvantagens decorrentes da falta de normas de conceção
«Sem normas de conceção uniformes, os serviços de emergência enfrentam frequentemente grandes desafios numa situação de emergência, porque a estrutura e o comportamento dos sistemas de baterias são difíceis de avaliar. Ao mesmo tempo, perdemos recursos valiosos se as baterias não puderem ser reparadas ou totalmente recicladas», explica o gestor do projeto, Markus Fasching, do Instituto de Segurança Veicular da TU Graz. «O nosso trabalho demonstra que a segurança, a eficiência e a reciclabilidade podem ser melhoradas em conjunto através de um projeto bem concebido.»
Uma das principais lacunas dos sistemas de baterias atuais é a sua reparabilidade e reciclabilidade limitadas. Muitos fabricantes recorrem a caixas coladas com pastas termocondutoras para a regulação da temperatura, o que oferece vantagens na produção, mas obriga frequentemente à substituição de todo o conjunto de baterias em caso de danos. A equipa utilizou este método de construção como base de projeto para as suas investigações. Os investigadores também analisaram dois projetos alternativos, incluindo um conceito com tampas de caixa substituíveis, no qual almofadas de dissipação de calor dissipam o calor, e um projeto com arrefecimento líquido. Neste caso, um óleo eletricamente isolante assume a dissipação de calor e a caixa é aparafusada com uma vedação. Isto facilita a desmontagem e permite a substituição seletiva de células individuais.
Vale a pena facilitar as reparações
As análises mostram que as células da bateria são simultaneamente o maior fator de custo e o fator decisivo em termos de segurança e sustentabilidade. Representam cerca de 75 por cento da massa total, razão pela qual a sua reutilização após um acidente é crucial para o equilíbrio ecológico e económico. As análises do ciclo de vida comprovam-no. Os designs que facilitam a reparação justificam-se logo que 8% das células possam ser reutilizadas. A facilidade de desmontagem também promove a reciclagem de materiais. A equipa de investigação desenvolveu ainda novos métodos de diagnóstico baseados na espectroscopia de impedância eletroquímica. Estes métodos de diagnóstico, combinados com modelos multifísicos virtuais, permitem detetar de forma fiável danos internos, tais como micro-curto-circuitos, que, de outra forma, poderiam conduzir a eventos críticos com atraso temporal, como incêndios na bateria.
Embora as diretrizes tenham sido desenvolvidas principalmente para veículos elétricos de duas rodas, os métodos e as abordagens de simulação podem ser diretamente transferidos para classes de veículos maiores, como automóveis e camiões. Os resultados do E-Track criam, assim, uma base sólida para futuras normas industriais e podem também servir de ponto de partida para quadros regulamentares. Já existem algumas entidades do setor que manifestaram interesse em projetos de seguimento para realizar mais investigação sobre métodos de diagnóstico destinados a avaliar o estado de segurança e os modelos de simulação multifísicos. O projeto concluído foi financiado pela Agência Austríaca de Promoção da Investigação (FFG).
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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