Novas diretrizes de design devem tornar as baterias mais seguras e sustentáveis
Imagem: Mercedes-Benz (imagem simbólica)
No projeto de pesquisa E-Track, o Instituto de Segurança Veicular da TU Graz, em parceria com o Instituto de Ciências dos Sistemas Ambientais da Universidade de Graz e parceiros industriais, desenvolveu diretrizes de design fundamentadas que visam tornar os sistemas de baterias mais seguros, sustentáveis e econômicos.
“Sem padrões unificados de design, as equipes de resgate enfrentam frequentemente grandes desafios em situações críticas, pois a estrutura e o comportamento dos sistemas de baterias são difíceis de avaliar. Ao mesmo tempo, perdemos recursos valiosos quando as baterias não podem ser reparadas ou totalmente recicladas”, explica o coordenador do projeto, Markus Fasching, do Instituto de Segurança Veicular da TU Graz. “Nosso trabalho mostra que segurança, economicidade e capacidade de ciclo podem ser melhoradas simultaneamente por meio de um design bem planejado.”
Uma deficiência central dos sistemas de baterias atuais é sua capacidade limitada de reparo e reciclagem. Muitos fabricantes utilizam gabinetes colados com pastas termocondutivas para regular a temperatura, o que oferece vantagens na produção, mas, em caso de danos, muitas vezes exige a substituição de todo o conjunto de baterias. Esse design foi adotado pela equipe como base para suas investigações.
Além disso, os pesquisadores analisaram dois designs alternativos, incluindo um conceito com tampas de gabinete substituíveis, nas quais pastilhas termocondutivas dissipam o calor, e um design com refrigeração por líquido. Nesse caso, um óleo isolante elétrico é responsável pela dissipação de calor, e o gabinete é fixado por meio de uma vedação. Isso facilita a desmontagem e permite a substituição direcionada de células individuais.
Um reparo mais simples vale a pena
A análise mostra que as células de bateria são tanto o maior fator de custo quanto o elemento decisivo para a segurança e sustentabilidade. Elas representam cerca de 75 por cento da massa total, razão pela qual sua reutilização após um acidente é fundamental para o balanço ecológico e econômico. De acordo com os pesquisadores, as análises do ciclo de vida comprovam que designs fáceis de reparar já valem a pena assim que oito por cento das células podem ser reutilizadas. Além disso, uma fácil desmontagem facilita a reciclagem dos materiais.
Adicionalmente, a equipe de pesquisa desenvolveu novos métodos de diagnóstico com base na espectroscopia de impedância eletroquímica. De acordo com os pesquisadores, esses métodos de diagnóstico, combinados com modelos multiphísicos virtuais, permitem identificar de forma confiável danos internos como microcurtos-circuitos, que, caso contrário, poderiam levar, com atraso, a eventos críticos como incêndios em baterias.
“Embora as diretrizes tenham sido desenvolvidas principalmente para veículos elétricos de duas rodas, os métodos e abordagens de simulação podem ser aplicados diretamente a categorias maiores de veículos, como carros ou caminhões”, explicam os pesquisadores. Os resultados criaram assim uma base sólida para futuros padrões industriais e também podem servir como ponto de partida para regulamentações.
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Sobre o autor
Thomas Langenbucher é especialista em mobilidade elétrica, com experiência profissional na indústria automobilística e no setor financeiro. Desde 2011, ele escreve para o ecomento.de sobre carros elétricos, tecnologias sustentáveis e soluções de mobilidade. Saiba mais.
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