Com o desenvolvimento contínuo de veículos de novas energias, as baterias também estão recebendo cada vez mais atenção. Bateria, motor e sistema de controle elétrico são os três componentes-chave dos veículos de novas energias, sendo a bateria a parte mais crítica, podendo ser considerada o "coração" desses veículos. Mas em quais categorias as baterias de veículos de novas energias se dividem?
1, bateria de chumbo-ácido
Uma bateria de chumbo-ácido (VRLA) é uma bateria cujos eletrodos são compostos principalmente de chumbo e seus óxidos, e cujo eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico. O principal componente do eletrodo positivo é o dióxido de chumbo, e o principal componente do eletrodo negativo é o chumbo. No estado de descarga, o principal componente de ambos os eletrodos, positivo e negativo, é o sulfato de chumbo. A tensão nominal de uma bateria de chumbo-ácido é de 2,0 V, podendo descarregar até 1,5 V e carregar até 2,4 V. Em aplicações práticas, seis baterias de chumbo-ácido são frequentemente conectadas em série para formar uma bateria de chumbo-ácido com tensão nominal de 12 V, bem como de 24 V, 36 V, 48 V e assim por diante.
A bateria de níquel-cádmio (frequentemente abreviada como NiCd, pronunciada "ni-cád") é um tipo popular de bateria de armazenamento. A bateria utiliza hidróxido de níquel (NiOH) e cádmio metálico (Cd) como componentes químicos para gerar eletricidade. Embora o desempenho seja melhor do que o das baterias de chumbo-ácido, elas contêm metais pesados e poluem o meio ambiente após o descarte.
A bateria de níquel-cádmio pode ser submetida a mais de 500 ciclos de carga e descarga, sendo econômica e durável. Sua baixa resistência interna permite não apenas uma carga rápida, mas também o fornecimento de alta corrente para a carga, com variação de tensão mínima durante a descarga, tornando-a uma bateria ideal para fontes de alimentação CC. Comparada a outros tipos de baterias, a bateria de níquel-cádmio suporta sobrecarga e descarga excessiva.
As baterias de níquel-hidreto metálico são compostas de íons de hidrogênio e níquel metálico, possuem uma reserva de energia 30% maior do que as baterias de níquel-cádmio, são mais leves, têm uma vida útil mais longa e não poluem o meio ambiente, porém o preço é muito mais elevado.
A bateria de lítio é uma classe de baterias que utiliza lítio metálico ou liga de lítio como material do eletrodo negativo, e um eletrólito não aquoso. As baterias de lítio podem ser divididas em duas categorias principais: baterias de lítio metálico e baterias de íon-lítio. As baterias de íon-lítio não contêm lítio no estado metálico e são recarregáveis.
As baterias de lítio metálico são geralmente baterias que utilizam dióxido de manganês como material do eletrodo positivo, lítio metálico ou sua liga metálica como material do eletrodo negativo e utilizam soluções eletrolíticas não aquosas. A composição material de uma bateria de lítio é principalmente: material do eletrodo positivo, material do eletrodo negativo, diafragma e eletrólito.
Entre os materiais catódicos, os mais comumente utilizados são o cobaltato de lítio, o manganato de lítio, o fosfato de ferro-lítio e materiais ternários (polímeros de níquel-cobalto-manganês). O material do eletrodo positivo ocupa uma grande proporção (a proporção em massa entre os materiais dos eletrodos positivo e negativo é de 3:1 a 4:1), pois o desempenho do material do eletrodo positivo afeta diretamente o desempenho da bateria de íon-lítio, e seu custo determina diretamente o custo da bateria.
Entre os materiais para eletrodo negativo, os mais utilizados atualmente são grafite natural e grafite artificial. Os materiais para ânodo que estão sendo explorados incluem nitretos, PAS (sulfeto de alumínio-alumínio), óxidos à base de estanho, ligas de estanho, nanomateriais para ânodo e alguns outros compostos intermetálicos. Como um dos quatro componentes principais das baterias de lítio, os materiais para eletrodo negativo desempenham um papel importante na melhoria da capacidade e do desempenho de ciclagem da bateria, sendo fundamentais para a indústria de baterias de lítio de médio porte.
Uma célula de combustível é um dispositivo eletroquímico de conversão de energia que não utiliza combustão. A energia química do hidrogênio (ou de outros combustíveis) e do oxigênio é continuamente convertida em eletricidade. O princípio de funcionamento é o seguinte: o H₂ é oxidado em H⁺ e e⁻ sob a ação de um catalisador no ânodo. Os íons H⁺ chegam ao eletrodo positivo através da membrana de troca de prótons, reagem com o O₂ para formar água no cátodo, e os elétrons (e⁻) chegam ao cátodo através de um circuito externo. A reação contínua gera uma corrente elétrica. Embora a célula de combustível seja frequentemente chamada de "bateria", ela não é um dispositivo de armazenamento de energia no sentido tradicional, mas sim um dispositivo de geração de energia, sendo essa a principal diferença entre as células de combustível e as baterias tradicionais.
Câmara de teste de choque térmico: Esta câmara simula mudanças rápidas de temperatura que as baterias podem sofrer durante o funcionamento. Ao expor as baterias a variações extremas de temperatura, como a transição rápida de altas para baixas temperaturas, podemos avaliar seu desempenho e confiabilidade sob flutuações de temperatura.
Câmara de teste de envelhecimento com lâmpada de xenônio: Este equipamento replica as condições de luz solar, expondo as baterias à intensa radiação luminosa de lâmpadas de xenônio. Essa simulação ajuda a avaliar a degradação do desempenho e a durabilidade da bateria quando exposta à luz prolongada.
Câmara de teste de envelhecimento por UV: Esta câmara simula ambientes de radiação ultravioleta. Ao submeter as baterias à exposição à luz UV, podemos simular seu desempenho e durabilidade sob condições de exposição prolongada à radiação UV.
A utilização de uma combinação desses equipamentos de teste permite a realização de testes abrangentes de fadiga e vida útil das baterias. É importante ressaltar que, antes de realizar esses testes, é crucial cumprir as normas de segurança pertinentes e seguir rigorosamente as instruções de operação dos equipamentos de teste para garantir procedimentos precisos e seguros.
Data da publicação: 12/09/2023
