TU Graz tworzy wytyczne dotyczące naprawialnych baterii w pojazdach elektrycznych

Naukowcy z TU Graz opracowali wytyczne projektowe, które mają na celu uczynienie baterii trakcyjnych bezpieczniejszymi oraz łatwiejszymi do naprawy i recyklingu. Ich analiza pokazuje, że projekty ułatwiające naprawę mogą przynieść korzyści zarówno pod względem ekonomicznym, jak i środowiskowym, nawet jeśli ponownie wykorzystane zostanie zaledwie 8% komórek baterii.

Zespół badawczy kierowany przez Uniwersytet Technologiczny w Grazu (TU Graz) porównał trzy różne projekty pakietów baterii, aby określić, w jaki sposób ich konstrukcja wpływa na bezpieczeństwo, możliwość naprawy oraz zrównoważoność. Pierwszy z projektów odzwierciedla powszechnie stosowany podejście wykorzystujące spawane obudowy oraz pasty przewodzące ciepło. Chociaż takie rozwiązania mają zalety podczas produkcji, nawet niewielkie uszkodzenia mogą wymagać zastąpienia całego pakietu baterii.

Naukowcy porównali to z dwoma projektami mającymi na celu ułatwienie napraw. Jeden łączy wymienną obudowę z poduszkami do odprowadzania ciepła, natomiast drugi wykorzystuje olej izolujący elektrycznie do chłodzenia cieczowego oraz obudowę nakręcaną i uszczelnioną. Ta druga konstrukcja umożliwia demontaż baterii oraz wymianę poszczególnych ogniw.

Prace te zostały przeprowadzone w ramach projektu badawczego E-Track i mają na celu rozwiązanie problemu braku standaryzowanych projektów baterii trakcyjnych.

Samochody ogniowe są szczególnie ważne, jeśli chodzi o to, czy naprawy mają sens. Stanowią one około 75% całkowitej masy pakietu baterii i są również największym czynnikiem kosztowym. Zgodnie z analizą cyklu życia projektu, przyjazny naprawom projekt już się opłaca, jeśli po wypadku da się ponownie wykorzystać 8% ogniw. Łatwiejsze demontażowanie ułatwia również pozyskiwanie materiałów do recyklingu.

E-Track badał również, w jaki sposób można zidentyfikować uszkodzone komórki przed tym, jak spowodują problemy. Zespół opracował metody diagnostyczne łączące spektroskopię impedancji elektrochemicznej z wirtualnymi modelami multiphysics. Ten podejście pozwala wykrywać wewnętrzne uszkodzenia, takie jak mikroprzerwy, które w przeciwnym razie mogłyby później spowodować pożar baterii.

Chociaż projekt koncentrował się głównie na bateriach do pojazdów elektrycznych o dwóch kołach, jego metody i podejścia symulacyjne mogą być również stosowane w większych pojazdach, w tym samochodach i ciężarówkach. Badacze twierdzą, że wyniki te mogą stanowić podstawę dla przyszłych standardów branżowych oraz potencjalnych ram regulacyjnych.