Science

Uma segunda vida para baterias

Jörg Moser (esquerda) e Christian Ellersdorfer do Instituto de Segurança Veicular da TU Graz.

Células de íons de lítio descartadas de carros elétricos poderiam ser reutilizadas como unidades estacionárias de armazenamento de energia. Pesquisadores da TU Graz estabeleceram os primeiros indicadores para uma avaliação confiável de sua condição.

Em 2030, cerca de 1,2 milhões de baterias de iões de lítio de carros elétricos, autocarros e máquinas de construção serão desativadas em todo o mundo porque chegarão ao fim da sua vida útil planeada, a sua garantia expirará ou todos os veículos serão sucateados. Em 2040, espera-se que cerca de 14 milhões de baterias descartadas sejam descartadas. Reciclar os materiais faz sentido, mas é caro e tecnicamente exigente. Seria, portanto, melhor e mais sustentável reutilizar as baterias, por exemplo, como unidades fixas de armazenamento de eletricidade. Mas isto requer uma avaliação sólida da sua capacidade de desempenho e segurança restantes. Pesquisadores do Instituto de Segurança Veicular da Universidade de Tecnologia de Graz (TU Graz) estabeleceram agora os primeiros parâmetros que podem ser usados ​​para avaliar com segurança a condição de baterias descartadas.

13 indicadores caracterizam o processo de envelhecimento

Até agora, a capacidade de carga reduzida e o aumento da resistência interna serviram como uma indicação do estado de uma bateria usada. No entanto, isto não é suficiente para uma decisão sobre uma possível utilização para uma segunda vida. Por esta razão, os investigadores analisaram células de iões de lítio que tinham sido utilizadas em veículos em condições reais e idênticas novas em laboratório. Durante ciclos repetidos de carga e descarga, eles registraram 31 parâmetros diferentes e depois verificaram se representavam bem a condição de envelhecimento das baterias. 13 destes indicadores revelaram-se significativos – incluem, por exemplo, a capacidade de carga e descarga, a diferença de temperatura entre os pólos durante o processo de carregamento e o comportamento de relaxamento da célula da bateria após o processo de carregamento.
“Usando esses indicadores, podemos tirar conclusões sobre o estado de envelhecimento das baterias de íons de lítio e tirar conclusões iniciais sobre diferentes perfis de uso sem ter que confiar em dados que são sensíveis em termos de proteção de dados, como o histórico de uso das baterias”, diz Jörg Moser, chefe do Battery Safety Center Graz do Vehicle Safety Institute da TU Graz. “Com base nisso, podemos decidir se uma bateria é, em princípio, adequada para uso posterior em uma área específica de aplicação”.

Avaliação de segurança como próximo passo

No entanto, o estado de segurança das baterias ainda precisa de ser avaliado para garantir uma reutilização de baixo risco. No decorrer da sua primeira vida, ocorrem alterações químicas nos materiais, o que pode afetar a sua utilização segura. “É crucial compreender detalhadamente as células da bateria e os processos, reações e mudanças que nelas ocorrem, para poder determinar o seu comportamento de segurança”, afirma Christian Ellersdorfer. Ele lidera o projeto COMET SafeLIB no Vehicle Safety Institute, no qual um consórcio de instituições de pesquisa e empresas automotivas e de tecnologia está trabalhando na avaliação relacionada à segurança de baterias de íons de lítio novas e usadas. Os resultados iniciais são esperados até o final do ano.

É provável que demorem vários anos até que as baterias sejam reutilizadas de forma ampla em aplicações subsequentes, tornando a eletromobilidade ainda mais sustentável ao longo de todo o seu ciclo de vida. Afinal de contas, os novos materiais de armazenamento, a segurança das diferentes tecnologias de baterias, a viabilidade económica das aplicações de segunda vida e as questões jurídicas relacionadas com a protecção de dados, garantias e responsabilidade também devem ser tidas em consideração. “Isso resulta num campo de pesquisa interdisciplinar no qual queremos trabalhar na TU Graz juntamente com parceiros nacionais e internacionais em novos projetos de pesquisa”, diz Christian Ellersdorfer.

Esta área de investigação está ancorada na Área de Atuação” Ciência Avançada de Materiais “, um dos cinco focos estratégicos da TU Graz.

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