A solução para que a bateria de um carro elétrico dure mais poderia estar em desconectar algumas células
As baterias dos carros elétricos são formadas por centenas ou milhares de células, que não envelhecem de maneira uniforme. Com o passar do tempo, algumas perdem capacidade mais rapidamente do que outras, e essa diferença pode acabar limitando o desempenho do conjunto. Uma equipe de pesquisadores suecos trabalha em uma solução que permitiria reduzir o impacto desse desgaste desigual sem a necessidade de substituir toda a bateria.
A proposta consiste em alterar a maneira como as células se conectam durante o funcionamento. Por meio de interruptores eletrônicos e um sistema de controle capaz de adaptar as conexões, a bateria poderia deixar de depender das células mais degradadas e aproveitar melhor aquelas que ainda mantêm boa parte de sua capacidade. Uma solução que poderia ser especialmente interessante em carros elétricos de grande autonomia e em caminhões elétricos.
Desconectar as células mais degradadas para aproveitar melhor a bateria
Em uma bateria convencional, as células estão conectadas seguindo uma configuração elétrica determinada. Embora nem todas sofram com o passar do tempo ou com a quilometragem da mesma forma, aquelas que perdem sua capacidade mais cedo podem limitar a energia disponível para uso. Esse é um dos motivos pelos quais o desgaste de uma parte da bateria pode acabar afetando a autonomia disponível, mesmo que as demais células mantenham um estado relativamente bom.
A arquitetura estudada por pesquisadores da Universidade Tecnológica de Chalmers, na Suécia, visa resolver esse problema por meio de uma bateria reconfigurável. O sistema inclui interruptores eletrônicos que permitem desconectar as células com desempenho inferior e modificar as conexões para que as demais continuem funcionando. Dessa forma, uma célula degradada deixaria de limitar necessariamente o desempenho de toda a bateria.
Para avaliar a proposta, a equipe recorreu a modelos de baterias validados experimentalmente e a simulações em grande escala. Os pesquisadores analisaram diferentes químicos, configurações elétricas, condições de uso e padrões de envelhecimento, incluindo variações entre as células por meio de 1.000 simulações de Monte Carlo para cada cenário. O trabalho também considerou 20 modelos representativos de carros elétricos de 15 fabricantes diferentes.
Os resultados indicam que a melhoria potencial aumenta, em geral, com a tensão da bateria. Isso faz com que a tecnologia possa ser especialmente interessante em veículos com muitos grupos de células conectados em série, como os carros elétricos de longo alcance e os caminhões. No entanto, obter o máximo benefício exigiria controlar individualmente cada célula, o que aumentaria a complexidade e os custos. Por isso, uma aplicação comercial provavelmente recorreria ao controle de grupos de células para manter o sistema dentro de limites razoáveis.
Até 14 meses a mais antes de substituir a bateria
Um dos exemplos analisados pelos pesquisadores utiliza uma bateria de 80 kWh. Nesse cenário, um veículo que percorre cerca de 12.000 quilômetros por ano atingiria o ponto de substituição previsto para uma bateria convencional após dez anos. Não por falha no funcionamento, mas devido à perda de capacidade e, consequentemente, de autonomia. Com o sistema reconfigurável, esse momento seria adiado em aproximadamente 14 meses, graças a um melhor aproveitamento das células que mantêm um estado de saúde mais favorável.
O estudo também analisou se o aumento da vida útil poderia compensar o custo adicional dos componentes eletrônicos. Os resultados indicam que a proposta pode fazer sentido do ponto de vista econômico em baterias com mais de 50 kWh, com distâncias anuais relativamente moderadas e desde que o custo extra inicial fique abaixo de 7,16%. A maior duração também poderia contribuir para preservar o valor residual do veículo, embora esse efeito dependa das condições reais de uso e do mercado de usados.
Outra vantagem potencial seria reduzir a necessidade de selecionar e emparelhar as células com tanta precisão durante a fabricação. Se o sistema puder se adaptar às diferenças de desempenho que surgem com o tempo, os fabricantes teriam mais margem para lidar com as variações entre as células. Além disso, ao permitir que as células que ainda possuem capacidade útil sejam utilizadas por mais tempo, essa arquitetura poderia facilitar a reutilização de baterias retiradas de veículos para aplicações estacionárias de armazenamento de energia.
É importante, no entanto, colocar os resultados em contexto. Uma melhoria superior a 20% representa um limite teórico em condições ideais, e não uma vantagem garantida para qualquer carro elétrico. Embora a tecnologia tenha passado por pesquisas e testes com protótipos industriais, ainda não está disponível em veículos de produção em série. Serão necessários testes prolongados em condições reais para verificar até que ponto a vida útil pode aumentar e se a economia obtida compensa a complexidade adicional.
O estudo, realizado com a colaboração de empresas do setor como Scania e PHINIA, foi publicado na revista científica Nature Communications. Se os resultados forem confirmados em veículos comerciais, a proposta poderá se tornar uma nova maneira de reduzir o custo de propriedade dos carros elétricos: em vez de depender apenas da melhoria da química das células, também seria possível prolongar sua vida útil por meio de uma gestão elétrica mais inteligente.
Fonte | Nature