A bateria é o “coração de um carro elétrico” e é também o seu componente mais pesado e caro. Sua vida útil e confiabilidade dependem não apenas do design ou tipo das próprias células, mas também do tipo de caixa. vários materiais – não apenas metal, mas também plásticos ultraleves inovadores.
Como é construída a bateria de um carro elétrico?
As baterias dos carros elétricos consistem em células conectadas em série e em paralelo. Isso cria módulos, que por sua vez formam uma bateria. Cada célula contém eletrodos (ânodo e cátodo), eletrólito e separador. Os eletrodos são feitos de materiais ativos que, quando expostos a uma corrente, desencadeiam uma reação química que produz eletricidade. Os eletrodos são imersos em um eletrólito que permite que a corrente flua entre eles. As células individuais são separadas por um separador – um tipo de membrana que evita o curto-circuito do cátodo e do ânodo. Toda a bateria deve ser protegida por um invólucro adequadamente resistente, que absorva choques e proteja as células de temperaturas extremas e falhas elétricas.
Do que é feita a bateria de um carro? Componentes e materiais
Quais materiais são utilizados no processo de produção de baterias para carros elétricos, sejam BEV, HEV ou PHEV, depende do tipo de células. Todos eles têm vantagens e desvantagens quanto à capacidade, durabilidade, custo de produção ou segurança de uso. As mais populares são as baterias de íon-lítio (Li-ion), de polímero de lítio (LiPo), de níquel-hidreto metálico (NiMH) e de níquel-cádmio (NiCd). As matérias-primas mais valiosas incluídas nos vários tipos de baterias para carros elétricos são os materiais ativos utilizados nos eletrodos, como lítio, cobalto, níquel, manganês ou grafite. Soluções orgânicas de sais metálicos na forma de líquidos ou géis são utilizadas como eletrólitos. A exceção são as baterias de estado sólido com eletrólito sólido, que ainda estão em desenvolvimento. Enquanto isso, materiais poliméricos e revestimentos cerâmicos são usados para separadores.
Quantas células tem uma bateria de carro?
Não existe um número ideal definido de células usadas em uma bateria de carro elétrico. Depende da sua capacidade e tensão em cada caso. Quanto maior a capacidade e a voltagem projetadas da bateria, mais células serão necessárias. Por exemplo, uma bateria de íons de lítio com capacidade de 60 kWh e tensão de 400 V pode consistir em cerca de 8.000 células. Portanto, um número menor de células será encontrado em um carro urbano pequeno e um número maior em um híbrido de longo alcance.
Caixa de bateria de carro – como isso afeta um carro elétrico?
A caixa da bateria de um carro desempenha várias funções importantes. Primeiro, protege a bateria contra danos mecânicos, térmicos e químicos. Em segundo lugar, pode fornecer ventilação, ajudando assim a otimizar a distribuição de calor. Terceiro, fornece “estrutura” para os módulos e garante que eles permaneçam no lugar. Tudo isso significa que a carcaça de uma bateria de carro deve ser fabricada com materiais robustos. Os metais são frequentemente utilizados para este fim, o que afeta o peso da bateria e, portanto, também o peso morto, a autonomia e as características de condução do carro. Um centro de gravidade baixo, por um lado, aumenta a aderência e a tração do carro e, por outro, reduz a sua manobrabilidade. Por isso, os fabricantes buscam novas soluções de materiais para produzir baterias mais leves.
Fabricação de carcaça para bateria de carro e materiais utilizados
Os materiais utilizados para fabricar a carcaça de uma bateria de carro devem atender a elevados requisitos em termos de resistência ao impacto, isolamento térmico ou resistência ao fogo e falhas elétricas. Os materiais mais comumente usados incluem não apenas aço, alumínio, plásticos duros ou vários tipos de compósitos, mas também espumas modernas, como o EPP. O polipropileno espumado, que há muito é utilizado como material para embalagens de transporte, também provou ser uma excelente solução para fazer sistemas de isolamento muito leves para baterias de automóveis e soluções de proteção contra choques. Aqui, é um excelente substituto para plásticos muito mais pesados e, por ser um material facilmente reciclável, facilita a reciclagem de baterias de automóveis, o que está de acordo com as normas ambientais.
Componentes EPP que protegem as baterias dos automóveis e aumentam a sua vida útil
“A espuma EPP é caracterizada por alta resistência ao impacto, excelente isolamento térmico e acústico e pode ser facilmente moldada em qualquer formato. Como resultado, ele é usado com sucesso para fabricar uma variedade de componentes de baterias automotivas, desde isoladores até separadores e fixadores. As excelentes propriedades de amortecimento da espuma de polipropileno significam que tal invólucro protege as células sensíveis de choques e vibrações, prolongando a vida útil das baterias em carros elétricos e aumentando a autonomia desses veículos. Os separadores EPP também evitam falhas elétricas e a transferência de altas temperaturas entre as células, beneficiando as temperaturas de operação e a segurança da bateria. Por outro lado, os elementos de montagem simplificam o encaminhamento dos cabos elétricos e facilitam a remoção da bateria após o uso.” diz Nicolas Moreau (Gerente de Projetos Automotivos da Knauf Industries).
Como funciona a bateria de um carro elétrico?
A bateria de um carro elétrico funciona convertendo energia química em energia elétrica e vice-versa. Quando a bateria está sendo carregada, a corrente elétrica da rede ou da estação de carga flui para a bateria, fazendo com que os íons migrem através do eletrólito do ânodo para o cátodo. Por outro lado, durante a descarga da bateria, quando a corrente elétrica flui da bateria para o motor elétrico, todo o processo é invertido.
Qual design de bateria de carro elétrico é a melhor escolha e por quê?
Até agora, nenhum design de bateria ideal foi desenvolvido para caber em todos os carros. Os fabricantes de veículos elétricos utilizam tecnologias muito diferentes. No entanto, dois tipos básicos de design de célula podem ser distinguidos: cilíndrico e prismático. No caso da construção cilíndrica, as células adotaram uma forma cilíndrica. As vantagens de tal projeto incluem alta densidade de energia, boa resistência térmica e mecânica das células, mas há grandes perdas de espaço e o resfriamento é difícil. Já no design prismático, as células têm formato cubóide, o que aproveita melhor o espaço disponível, facilita o resfriamento e proporciona mais liberdade na conformação dos módulos. No entanto, a densidade de energia é menor neste caso e há um aumento no peso da bateria e nos custos de fabricação. Qualquer que seja o formato das células e o design dos módulos, a tecnologia de moldagem por injeção de plástico torna possível produzir componentes de montagem, isolamento ou invólucro EPP perfeitamente combinados que atendem plenamente às expectativas de projetistas e desenvolvedores.