TU Graz разрабатывает руководящие принципы для аккумуляторов электромобилей, поддающихся ремонту.

Исследователи из Технического университета Граца разработали рекомендации по проектированию, направленные на повышение безопасности аккумуляторов, а также упрощение их ремонта и переработки. Их анализ показывает, что конструкции, удобные для ремонта, могут принести экономическую и экологическую выгоду даже в том случае, если будет повторно использовано лишь 8% элементов аккумулятора.

Исследовательская группа под руководством Технического университета Граца сравнила три варианта конструкции аккумуляторных блоков, чтобы выяснить, как их строение влияет на безопасность, возможности ремонта и устойчивость. Первый вариант отражает распространенный подход, предусматривающий использование соединяемых корпусов и теплопроводящих паст. Хотя такие конструкции имеют преимущества в производстве, даже незначительные повреждения могут потребовать замены всего аккумуляторного блока.

Исследователи сравнили его с двумя конструкциями, предназначенными для упрощения ремонта. Одна из них сочетает съёмные крышки корпуса с пластинами для рассеивания тепла, в то время как другая использует электрически изолирующее масло для жидкостного охлаждения и корпус с винтовым креплением и герметизацией. Последняя позволяет демонтировать аккумулятор и заменять отдельные элементы.

Эта работа была выполнена в рамках исследовательского проекта E-Track и направлена на решение проблемы отсутствия стандартизированных конструкций для тяговых аккумуляторов.

Сами элементы аккумулятора имеют особое значение при определении целесообразности их ремонта. Они составляют около 75% от общей массы аккумуляторной батареи и являются также основным фактором её стоимости. Согласно анализу жизненного цикла проекта, уже при возможности повторного использования 8% элементов после аварии дизайн, учитывающий возможность ремонта, окупается. Упрощённая демонтажная процедура также облегчает извлечение материалов для переработки.

«Без единых стандартов дизайна службы экстренной помощи часто сталкиваются с серьёзными трудностями в чрезвычайных ситуациях, поскольку сложно оценить структуру и поведение аккумуляторных систем. В то же время мы теряем ценные ресурсы, если аккумуляторы нельзя отремонтировать или полностью переработать», — сказал Маркус Фашинг, менеджер проекта в Институте безопасности транспортных средств ТУ Грац. «Наша работа показывает, что безопасность, эффективность и возможность переработки можно улучшить одновременно благодаря тщательно продуманному дизайну».

E-Track также изучал способы выявления поврежденных клеток до того, как они приведут к проблемам. Команда разработала диагностические методы, сочетающие электрохимическую спектроскопию импеданса с виртуальными мультифизическими моделями. Этот подход позволяет обнаруживать внутренние повреждения, такие как микроперекрытия, которые в противном случае могут позже вызвать возгорание аккумулятора.

Хотя проект был сосредоточен в первую очередь на аккумуляторах для электрических двухколесных транспортных средств, его методы и подходы к моделированию также применимы к более крупным транспортным средствам, включая автомобили и грузовики. Исследователи считают, что полученные результаты могут стать основой для будущих отраслевых стандартов и потенциальных нормативных рамок.