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Nov 01, 2023

Nova bateria leve definida para fornecer alternativas para o transporte elétrico

A pesquisa da Cranfield está ajudando a desenvolver uma nova geração de baterias

A pesquisa da Cranfield está ajudando a desenvolver uma nova geração de tecnologias de bateria necessárias para um futuro de transporte elétrico sustentável.

O trabalho com baterias de lítio-enxofre faz parte de um importante programa de pesquisa de £ 29 milhões no Reino Unido para armazenamento de energia financiado pela The Faraday Institution.

As baterias de lítio-enxofre têm várias vantagens potenciais em relação à tecnologia existente de bateria de íon-lítio. A disponibilidade de baterias de lítio-enxofre significará uma opção mais leve para os veículos: importante para a eletrificação de aeronaves de curta distância e veículos leves de mercadorias em particular. As baterias de íon-lítio típicas de hoje produzem cerca de 250 watts-hora por kg de massa, em comparação com o que se espera ser de 400-600 watts-hora por kg de lítio-enxofre. Nesta fase, os pesquisadores acreditam que o lítio-enxofre também pode ser uma tecnologia mais barata para a indústria e os consumidores.

Os elementos constituintes das baterias de lítio-enxofre significam menos dependência de minerais escassos - os tipos de 'materiais de conflito' que muitas vezes só podem ser obtidos de países onde há sérias questões sobre direitos humanos e condições de trabalho.

O líder da pesquisa, Dr. Daniel Auger, Leitor em Eletrificação, Automação e Controle no Centro Avançado de Engenharia de Veículos da Cranfield University, disse: "Com o aumento contínuo da eletrificação, há uma necessidade de uma variedade de tecnologias de bateria e opções para desenvolvimento. papel, as baterias de íon-lítio começaram a atingir seu limite em termos de melhorias de desempenho. O lítio-enxofre é uma das alternativas emergentes que está mais próxima de estar disponível comercialmente.

"As baterias de lítio-enxofre vão ser de valor real, por exemplo, para aeronaves, onde a carga de combustível é tudo; para veículos leves de mercadorias, permitindo que eles tenham mais capacidade e não tombem na categoria de 7,5 toneladas. Mas também para passageiros veículos, a bateria mais leve significa que menos energia é necessária para a aceleração e para superar a resistência ao rolamento. Todo um espectro de indústrias vai se interessar pelas qualidades das novas baterias."

O projeto de pesquisa LiSTAR – liderado pela University College London e envolvendo também as universidades de Birmingham, Cambridge, Coventry, Imperial College London, Nottingham, Oxford, Southampton, Surrey – visa maximizar o potencial da tecnologia de lítio-enxofre, incluindo questões relacionadas à energia densidade e vida útil das células, explorando o uso dos materiais de melhor desempenho.

A equipe Cranfield liderada por Daniel Auger está procurando desenvolver um sistema sofisticado de gerenciamento de bateria: fornecendo informações precisas sobre os níveis de carga e insights sobre como a operação do veículo afeta a vida útil da bateria. O trabalho também envolverá simulações de execução para modelar o comportamento da bateria em determinados tipos de veículos.

"Este trabalho é importante porque entender o que está acontecendo dentro de uma bateria de lítio-enxofre é mais difícil do que com íon-lítio", explicou o Dr. Auger. “Existe apenas um estágio de processos eletroquímicos no íon-lítio, mas quatro no lítio-enxofre. A carga também é muito 'plana', o que significa que há regiões da bateria em que é muito difícil 'ver' a carga. Temos que procurar diferentes tipos de indicadores do que está acontecendo."

A segunda fase do projeto LiSTAR começa em abril de 2023, com base na pesquisa universitária existente sobre a tecnologia, com resultados esperados em dois anos.

O programa da Instituição Faraday inclui seis projetos de pesquisa de baterias projetados para levar a produtos e empreendimentos comerciais: como prolongar a vida útil da bateria, melhorar a segurança, bem como a reciclagem e reutilização; e novas tecnologias de bateria como lítio-enxofre e 'estado sólido' (usando eletrodos sólidos e eletrólitos em vez de um líquido).

A professora Pam Thomas, CEO da Faraday Institution, comentou: "A Faraday Institution está empenhada em identificar e investir nas iniciativas de pesquisa de baterias mais promissoras e impactantes. Este novo foco do projeto é uma parte importante desse processo e nos permite direcionar ainda mais esforços para as áreas de pesquisa que oferecem o potencial máximo de gerar impacto social, ambiental e comercial".