Sistemas de baterias de veículos elétricos e seu desenvolvimento

Introdução:

Baterias EV ou baterias de veículos elétricos são sistemas de baterias construídos para veículos elétricos. Veículos elétricos não são algo novo; já construímos motores elétricos e infra-estrutura correspondente, então o que está faltando? Como eles não dominaram o mundo? O motivo é a bateria. Seria mais preciso dizer sistema de bateria EV. Neste artigo, discutiremos os conceitos básicos dos sistemas de bateria EV e seus requisitos.

Ao pensar em baterias, a primeira coisa que vem à sua cabeça são provavelmente as baterias de duas células que seus pequenos dispositivos elétricos usam ou as baterias em que seu Android ou iOS funciona. Mas ei, estamos falando de um veículo aqui. Então esse tamanho é um não-não. Precisamos de uma bateria maior para alimentar até os veículos mais básicos, e isso significa mais carregamento e, portanto, mais necessidade de energia, mais alcance e mais armazenamento. Ao mesmo tempo, não podemos esperar que uma bateria desse tamanho não seja pesada. Portanto, adicione a verificação de peso à lista. Nós mencionamos as condições ambientais? Você entendeu. Existem muitos requisitos e as baterias não são exatamente simples.

Requisitos de energia da bateria EV:

Para realmente operar, digamos, um veículo de tamanho médio, você precisará de muita energia. Muito mais do que um processador de alto desempenho ou um monitor LCD. Um valor estimado da potência necessária para acelerar um veículo típico em uma estrada plana sem vento contrário é de cerca de 61 kW. Agora, é muito poder pedir por veículo e você também não quer um carro atrasado em uma subida ou em um dia ventoso. E sem mencionar o balanceamento da resistência interna para que seja baixa o suficiente para a potência máxima.

Densidade de energia de sistemas EV:

Agora vamos discutir um termo importante que você encontrará com frequência ao trabalhar com sistemas de bateria EV, 'densidade de energia'. A densidade de energia, como o nome indica, é a energia armazenada por unidade de volume. (A energia específica é a energia por unidade de massa).

As fontes de combustível mais usadas são gasolina e carvão, em comparação com as baterias. No entanto, as baterias são mais convenientes, mas sua densidade de energia e energia específica são menores do que carvão e gasolina. Para colocar as coisas em perspectiva, se compararmos a gasolina e uma bateria de íons de lítio, o calor específico da gasolina é 100 vezes maior. A gasolina também é 300 vezes maior em comparação com as baterias de chumbo-ácido.

Sistemas de bateria elétrica versus ICE (motor de combustão interna)

No entanto, em termos de eficiência, um motor elétrico é melhor que um ICE (motor de combustão interna). Mas, novamente, é difícil alcançar o alcance com um motor elétrico em comparação com um ICE. Por exemplo, um veículo movido a gasolina com um tamanho de tanque menor pode percorrer cerca de 400 milhas, enquanto o alcance médio de um carro elétrico é de cerca de 180 milhas.

Embora existam ofertas competitivas de gama superior, existem também as desvantagens. Por que não discuti-los antes de seguirmos em frente.

• Os custos de fabricação dessas baterias são realmente altos e representam uma grande parte do preço total de compra do VE.
• Recarregar e descarregar essas baterias leva à degradação ao longo do tempo e não temos dados sólidos sobre o desempenho de longo prazo dos sistemas de bateria. Por outro lado, os veículos ICE podem facilmente percorrer até 100.000 milhas se mantidos adequadamente.
• O carregamento dessas baterias é demorado. Mesmo os melhores superchargers que a Tesla tem a oferecer farão você esperar mais ou menos meia hora.

 EVs e a química envolvida:

A pesquisa para encontrar a melhor tecnologia de bateria não é nova. Um documento do Laboratório Nacional de Argonne publicado em 1994 listava uma série de 'sistemas de baterias EV candidatos' que incluíam chumbo-ácido, níquel/cádmio, níquel/ferro, níquel/hidreto metálico, sódio/enxofre, zinco/bromo, zinco/ar, cloreto de sódio/níquel, lítio/sulfeto de ferro e polímero de lítio. Eles foram listados de acordo com as energias específicas dos sistemas, desde o mais baixo (ácido de chumbo, ou seja, 25 a 40 watts-hora por quilograma) até o mais alto (polímero de lítio, ou seja, 100 a 200 watts-hora por quilograma).

Hoje, o sistema de bateria EV preferido é o de íons de lítio. EM 2012, o sistema de bateria anteriormente dominante era de níquel/hidreto metálico (NiMH), mas hoje o uso de íons de lítio é dominante. Ao longo do tempo, os pesquisadores observaram que o íon de lítio fornece maior potência, tem maior calor específico e tem menos problemas em geral. Para ver uma animação sobre a funcionalidade de uma bateria de íons de lítio, clique aqui .

O impacto dos veículos elétricos:

Como dito anteriormente, os veículos elétricos não “dominaram o mundo”. Em vez disso, os motores à base de gasolina e diesel ainda estão em uso majoritário. Especificamente para viagens de longa distância, os clientes ainda preferirão combustíveis à base de petróleo em comparação com sistemas de bateria. O mercado de EV nos EUA também não é grande. (Compare isso com a participação de mercado de veículos elétricos da Noruega, que é cerca de 32 vezes maior que a dos EUA). O uso de veículos elétricos também é mais comum em países como a China (cujo mercado de veículos elétricos está crescendo duas vezes mais rápido que os EUA)

Conclusão:

A indústria de veículos elétricos parece ainda estar evoluindo. Há muitos desenvolvimentos necessários a serem feitos antes que os sistemas de baterias EV dominem o mundo. Seu uso será muito benéfico se os principais obstáculos como preço e praticidade forem superados nos próximos anos.