Esta engenhosa capa de carro pode proteger as baterias EV contra mudanças climáticas extremas

Dec 07, 2023

As baterias que alimentam os carros elétricos são conhecidas por serem suscetíveis a temperaturas extremas. Por exemplo, o alcance de um EV é afetado à medida que a temperatura cai, enquanto o tempo de carregamento aumenta. É um ajuste temporário, mas para pessoas que vivem em áreas com períodos de frio prolongados, é um incômodo.

Durante o dia e a noite, as temperaturas também podem mudar drasticamente e essas flutuações também afetam a vida útil da bateria. Em ambientes quentes, a carga energética de resfriamento da cabine de um carro elétrico não é insignificante. Mas a implementação de um sistema de regulação de temperatura para manter um VE termicamente protegido acarreta um custo energético.

No centro de todos os problemas dos EV sensíveis à temperatura estão as reações eletroquímicas que alimentam a bateria. Quando a temperatura externa cai, o ritmo das reações químicas diminui e, portanto, demora mais para carregar a bateria. Felizmente, os cientistas desenvolveram uma cobertura que não necessita de energia externa e protege os VEs no verão e no inverno.

Pesquisadores da Universidade Jiao Tong de Xangai afirmam agora ter criado uma capa térmica passiva que pode reduzir a temperatura de um veículo em 8 graus centígrados quando está quente lá fora durante o dia e mantê-lo mais quente em até 6,8 graus centígrados quando está frio à noite.

A palavra “passivo” é de grande importância aqui, pois a capa não necessita de fonte externa de energia para realizar seu trabalho. Mas para compreender por que razão esta capa pode ser um grande avanço, temos primeiro de compreender por que as temperaturas são uma verdadeira ameaça para os carros eléctricos.

Um cenário comum de degradação da bateria que ocorre devido ao carregamento de alta corrente em baixas temperaturas é chamado de revestimento de lítio. É considerado o "processo de envelhecimento mais severo em baterias de íon-lítio" que ocorre em baixas temperaturas, o que reduz drasticamente a quantidade de lítio ciclável.

De acordo com este trabalho de pesquisa, o revestimento de lítio é único em comparação com outras formas de degradação de materiais devido à sua dependência da temperatura externa. Além disso, só piora com o tempo à medida que se forma uma nova camada superficial, isolando o material ativo necessário para as reações eletroquímicas. Falando aqui de eletroquímica, a decomposição de eletrólitos também ocorre em altas temperaturas em baterias EV.

Outro artigo de pesquisa publicado no IEEE Journal menciona que temperaturas mais altas aumentam o custo do desgaste da bateria do EV e reduzem o ciclo de vida da bateria. Um artigo de pesquisa publicado pela American Automobile Association concluiu que quando a temperatura ambiente média sobe para 95 graus Fahrenheit em comparação com testes de veículos elétricos realizados a 75 graus Fahrenheit, isso resultou em “uma diminuição de 17% na autonomia de condução combinada e na economia de combustível equivalente combinada. "

As perdas podem chegar a 41% ao usar sistemas de aquecimento e resfriamento em veículos. A fabricante de carros elétricos Polestar informa em sua documentação de ajuda que se o tempo lá fora estiver frio e você estiver preocupado com o trem de força operando com menor eficiência, pré-aquecer o carro enquanto ele está conectado pode oferecer algum ganho de autonomia.

Durante os testes, a equipe descobriu que quando a temperatura externa estava em torno de 31 graus centígrados, a temperatura da cabine de um carro elétrico coberto por uma capa era mantida em 22,8 graus centígrados. Em comparação, a temperatura da cabine do carro sem qualquer tipo de cobertura térmica atingiu impressionantes 50,5 graus centígrados durante o pico do dia, o que equivale a uma diferença impressionante de 27,7 graus centígrados.

Mudando o cenário de temperatura, a capa manteve a temperatura da cabine cerca de 7 graus centígrados mais quente do que o ambiente frio durante a noite. Notavelmente, a temperatura da cabine nunca caiu abaixo de 0 graus centígrados, independentemente do frio que fazia lá fora durante o inverno.

A capa segue um design de camada dupla. A camada externa é feita de finas fibras de sílica – o mesmo material que compõe a areia da praia, o granito e o vidro, e também é um dos materiais mais abundantes na Terra. As fibras de silício foram então revestidas com nitreto de boro hexagonal – que é usado industrialmente para melhorar a condutividade térmica e revestimentos de isolamento – na forma de flocos.