Технический университет Граца разрабатывает рекомендации по аккумуляторам двигателей, удобным для ремонта.

Исследователи Технического университета Граца в рамках исследовательского проекта «E-Track» разработали руководящие принципы дизайна, направленные на повышение безопасности аккумуляторов, упрощение их ремонта и возможность переработки. Их анализ показывает, что конструкции аккумуляторных блоков, удобные для ремонта, оправдывают себя как с экономической, так и с экологической точек зрения.

Исследовательская группа под руководством Технического университета Граца (TU Graz) сравнила три конструкции батарейных пакетов, чтобы выяснить, как их строение влияет на безопасность, возможности ремонта и экологичность. Первый пакет соответствовал распространенной модели с клеевым корпусом и теплопроводящими пастами. Хотя такие конструкции имеют преимущества с точки зрения производства, даже незначительный ущерб может потребовать замены всего батарейного пакета.

Исследователи сравнили этот стандартный корпус с двумя конструкциями, предназначенными для упрощения ремонта. Одна из них сочетала сменные крышки корпуса с пластинами для отвода тепла, в то время как другая использовала электрически изолирующее масло для жидкостного охлаждения, а также корпус с винтовыми соединениями и герметизацией. Последний вариант позволяет разобрать аккумулятор и заменить отдельные элементы.

Сами ячейки играют особенно важную роль при принятии решения о целесообразности ремонта: они составляют около 75 % от общей массы аккумуляторной батареи и являются её главным фактором затрат. По результатам анализа жизненного цикла, проведённого командой проекта из Граца, уже при возможности повторного использования восеми процентов ячеек после аварии окупается дизайн, способствующий ремонту. Кроме того, упрощённая демонтажная процедура облегчает извлечение материалов для переработки.

«Без единых стандартов дизайна спасатели в чрезвычайных ситуациях часто сталкиваются с серьезными трудностями, поскольку сложно оценить конструкцию и поведение батарейных систем. В то же время мы теряем ценные ресурсы, если батареи невозможно отремонтировать или полностью переработать», — объясняет руководитель проекта Маркус Фашинг из Института безопасности транспортных средств Технического университета Граца. «Наша работа показывает, что безопасность, экономичность и возможность циклического использования можно совместно улучшить благодаря тщательно продуманному дизайну».

В рамках проекта E-Track также исследовался способ выявления поврежденных элементов до того, как они приведут к проблемам. Для этой цели исследовательская группа разработала средства диагностики, в которых электрохимическая импедансная спектроскопия сочетается с виртуальными мультифизическими моделями. По словам специалистов, с помощью этого подхода можно «надежно обнаруживать внутренние повреждения, такие как микроперекрытия, которые в противном случае могли бы со временем привести к критическим событиям, например к пожарам в батареях».

Хотя проект в первую очередь был сосредоточен на батареях для электрических двухколесных транспортных средств, его методы и подходы к моделированию могут быть применены и к более крупным автомобилям, таким как легковые и грузовые машины. По мнению исследователей, полученные результаты могут стать основой для будущих промышленных стандартов, а возможно, и для законодательных норм.