O desafio de otimizar projetos de baterias

O desafio de otimizar projetos de baterias

Os desenvolvedores de baterias enfrentam alguns desafios difíceis ao projetar essas células eletroquímicas. Dependendo do uso e da aplicação da bateria, esses desafios incluem:

  • Energia e densidade de potência
  • Vida útil da bateria
  • Custos
  • Sustentabilidade

Modelagem e simulação são dois métodos atuais que pesquisadores e desenvolvedores utilizam para testar e melhorar tais questões. A otimização de cada componente de uma bateria e de um sistema de bateria — como eletrólito, eletrodos e separador — pode ser acelerada usando modelagem e simulações. Por exemplo, o Centro de Pesquisa Fiat aplica modelagem matemática para estudar o gerenciamento térmico de células de contêineres para seus veículos híbridos.

O avanço dos designs de baterias do futuro exigirá uma análise detalhada de cada um desses elementos-chave…

Densidade de energia é restringido pela química da bateria e pelo seu design. A química é definida pelo material do eletrodo e pela estrutura do eletrólito. Por exemplo, as baterias de lítio-ar oferecem um grande potencial para aplicações de armazenamento de energia eficiente devido à sua densidade de energia teórica extremamente elevada. No entanto, ainda existem limitações técnicas a considerar antes da sua implementação segura, como os componentes necessários para a gestão térmica e o peso da bateria.

Além disso, a densidade de potência de uma bateria é necessária para algumas aplicações, especialmente para a eficiência de veículos elétricos. A alta densidade de potência é necessária ao recuperar energia em um curto período de tempo, como por meio de frenagem regenerativa ou recarga rápida. Isso significa que a bateria deve lidar com altas densidades de corrente durante a recarga e frequências de corrente relativamente baixas durante a descarga. Os componentes da bateria, incluindo eletrodos, separador e eletrólitos, são extremamente importantes para a densidade de potência.

Vida útil da bateria é fundamental para otimizar aplicações e significativo quando segurança e confiabilidade estão envolvidas. Idealmente, a descarga, o uso e a falha da bateria devem ocorrer lentamente e em um processo controlado e transparente. A distribuição desigual da densidade de corrente e o controle inadequado dos ciclos de descarga e recarga, bem como o gerenciamento térmico, podem aumentar o desgaste e aumentar os riscos de falha. Os curtos-circuitos criados pela deposição de metal também podem diminuir a produtividade e aumentar o aquecimento descontrolado.

A capacidade operacional de um sistema de armazenamento de bateria de íons de lítio, por exemplo, é determinada pelo tipo de química de íons de lítio usada, combinada com o número de células de bateria no banco total de baterias. Há muitos fatores a serem considerados.

São necessárias tecnologias para monitoramento do estado de saúde para avaliar continuamente o estado do sistema de baterias e as chances de falha.

Custos para baterias diminuíram consideravelmente na última década. Um relatório publicado pela Bloomberg New Energy Finance (BNEF) no final do ano passado indicou que os preços das baterias caíram de US$ 1.100/kWh (US$ A1.609) desde 2010, e devem atingir perto da marca de US$ 100/kWh (US$ A146) até 2023. Esta é uma boa notícia para o mercado de veículos elétricos porque significa que os custos dos VE serão equivalentes aos dos veículos com motor de combustão interna.

De acordo com a Bloomberg, isso se deve em grande parte ao aumento do tamanho dos pedidos, mas também ao uso de cátodos de alta densidade energética e designs de embalagens aprimorados.

No entanto, os métodos de fabricação de baterias de alta potência ainda são relativamente elevados. Portanto, existe um potencial significativo em ganhos de produtividade através de processos de fabricação em larga escala dos elementos da bateria.

Sustentabilidade tornou-se um tópico crítico no design de novas baterias. Há pressão, particularmente, sobre a indústria de veículos elétricos para descobrir a reciclagem e evitar o desperdício desnecessário de baterias após a sua vida útil. Portanto, é importante que os fabricantes e os governos ofereçam um plano para mineração, reciclagem, produção e descarte de novos modelos de baterias sempre que possível.

Conteúdo Relacionado

Qual o papel dos sensores automotivos nos veículos modernos?
Uma rede de sensores é incorporada em todos os...
Como escolher um controlador de e-bike
O controlador do motor é um dos componentes mais...
Como solucionar problemas comuns do ESP32-CAM
ESP32-CAM é um módulo de câmera compacto que combina...
Arctic Semiconductor lança transceptor flexível para projeto de sistemas eficientes
A Arctic Semiconductor revelou o SilverWings. Representando um avanço...
Um guia para padrões USB de 1.0 a USB4
A evolução dos padrões USB foi fundamental para moldar...
Schurter aprimora série de seletores de tensão com revestimento prateado
A SCHURTER anuncia um aprimoramento para sua conhecida série...
A interface serial PCI fornece conectividade confiável em ambientes extremos
A Sealevel Systems anuncia o lançamento da Interface Serial...
STMicroelectronics expande portfólio de conversão de energia com diodos Trench Schottky de 100 V
A STMicroelectronics introduziu Diodos retificadores Schottky de trincheira de...
O que são Sistemas Globais de Navegação por Satélite (GNSS) e como são usados?
Determinar uma localização precisa é necessário em várias indústrias...
O conversor GaN de 50 W da STMicroelectronics permite projetos de energia de alta eficiência
O novo VIPerGaN50 da STMicroelectronics simplifica a construção de...
Como os trabalhadores da Silver aproveitam o GenAI para qualificação
A GenAI está transformando a força de trabalho com...
Testes Unitários: Definição, Tipos e Melhores Práticas
Entenda o papel fundamental dos testes unitários na validação...
Teste de carga: definição, ferramentas e melhores práticas
Aprenda como os testes de carga garantem que seu...
Comparação entre testes positivos e negativos: estratégias e métodos
Aprofunde-se nas funções complementares dos testes positivos e negativos...
Deepfakes de IA: uma ameaça à autenticação biométrica facial
Vídeos deep fake ao vivo cada vez mais sofisticados...
返回網誌

發表留言

請注意,留言須先通過審核才能發佈。