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May 30, 2023

Composites Drive Battery Lightweighting em EVs

Estevão Moore | 15 de maio de 2023 Os veículos elétricos (EVs) geram

Estevão Moore | 15 de maio de 2023

Os veículos elétricos (EVs) geram demandas de materiais muito diferentes dos veículos com motor de combustão interna (ICE). Com interrupções contínuas na cadeia de suprimentos e tecnologia de bateria em rápida evolução, os materiais que serão demandados nos próximos anos variam significativamente. A IDTechEx acaba de lançar um relatório, "Materials for Electric Vehicle Battery Cells and Packs 2023-2033", que mergulha profundamente na química da bateria, densidade de energia e evolução do design para determinar a demanda de 2021 a 2033 para 27 materiais diferentes em mercados como carros elétricos, ônibus, caminhões, vans, veículos de duas rodas, veículos de três rodas e microcarros.

Apesar das tendências de maior densidade de energia e menor uso de materiais por veículo, graças ao mercado de EV em rápido crescimento, a demanda por materiais de bateria de EV deve crescer mais de 12 vezes, com valor de mercado exibindo uma taxa de crescimento anual composta de 26% entre 2022 e 2033.

Embora aumentar a densidade de energia das células da bateria seja de importância crítica, a construção da bateria como um todo também representa um grande caminho para melhorar a densidade de energia da bateria. A chave para reduzir o peso é a adoção de compósitos e polímeros em vez de alumínio e aço tradicionais.

Grande parte da estrutura da bateria é atualmente fabricada em alumínio, mas muitos projetos adotaram tampas compostas para reduzir o peso e formar formas mais complexas. Há um impulso em direção a caixas de bateria multimateriais para combinar os benefícios dos materiais disponíveis. Uma consideração importante para invólucros compostos ou de polímero é a proteção contra interferência eletromagnética (EMI) e proteção contra incêndio; isso pode ser adicionado posteriormente ou integrado ao próprio material.

O gerenciamento térmico é crucial para manter as células em uma temperatura operacional ideal e requer componentes como placas frias e mangueiras de refrigeração. Materiais de interface térmica são necessários para auxiliar na transferência de calor entre as células e a estrutura de resfriamento. Evitar que a fuga térmica se propague entre as células e fora da bateria requer materiais de proteção passiva contra incêndio. A forma como esses materiais e componentes de gerenciamento térmico são integrados está se tornando simplificada, especialmente com a adoção de designs de célula para embalagem, mas permanecerá como componentes operacionais críticos com demanda crescente. Plásticos como as poliamidas desempenham um papel fundamental nesses sistemas de refrigeração.

A indústria também tem diminuído gradativamente a quantidade de materiais usados ​​para embalar as células, aumentando a proporção entre o peso da embalagem e o volume que é contabilizado pelas células. A mudança radical a esse respeito é a adoção de designs de célula para embalagem, onde o design modular é removido em favor do empacotamento de todas as células diretamente juntas. Apesar da redução de materiais que isso causa, o rápido crescimento do mercado de EV significa que muitos dos materiais usados ​​em uma bateria terão uma demanda maior.

O relatório IDTechEx prevê materiais usados ​​em células e pacotes, incluindo alumínio, aço, cobre, lítio, cobalto, níquel, manganês, eletrólito, ferro, fósforo, aglutinantes, invólucros, negro de fumo, silício, separadores, nanotubos de carbono, fibras de carbono plásticos reforçados, plásticos reforçados com fibra de vidro, materiais de interface térmica, materiais de proteção contra incêndio, isolamento elétrico, placas frias e mangueiras de refrigeração.

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