Baterias de carros elétricos podem durar duas vezes mais com essa técnica

Sistema usa dados já coletados por veículos para identificar desgaste interno e ajustar calor da bateria conforme o material ativo

Um estudo realizado por pesquisadores da Universidade de Michigan, na área de engenharia mecânica, apresentou uma nova estratégia para o gerenciamento de baterias utilizadas em veículos elétricos. Publicada na revista Joule, a pesquisa concentra-se em baterias de lítio compostas por silício e grafite e propõe aumentar sua vida útil por meio de um controle térmico inteligente.

Segundo o estudo, o sistema instalado no próprio veículo é capaz de analisar informações de carregamento que já são coletadas durante o funcionamento normal. Com base nesses dados, ele consegue identificar os momentos em que o silício presente nas células da bateria está mais sujeito ao desgaste.

A partir dessa análise, o sistema ajusta automaticamente a temperatura da bateria conforme o comportamento dos materiais internos. Dessa forma, ele aquece ou resfria o conjunto de acordo com o componente que apresenta maior atividade, diminuindo o desgaste ao longo do tempo.

O projeto também contou com a participação da General Motors e da Imperial College London, além de receber apoio financeiro da National Science Foundation. Os resultados apontam que a tecnologia pode aumentar de forma significativa a durabilidade das baterias empregadas em carros elétricos.

Sistema adapta temperatura conforme comportamento interno da bateria

O estudo tem como base a constatação de que as baterias mais modernas utilizam uma combinação de grafite e silício, um material com capacidade de armazenar aproximadamente dez vezes mais lítio. Apesar desse benefício, o silício é mais suscetível ao desgaste durante os ciclos de carregamento e descarregamento.

De acordo com a doutoranda Zhiwen Wan, autora da pesquisa, o progresso nessa área depende da integração entre os materiais e o gerenciamento do funcionamento da bateria. Ela afirma que “materiais avançados de bateria só entregarão seu valor total se conseguirmos gerenciá-los de forma inteligente depois que forem incorporados a produtos reais”, explicou em entrevista ao jornal da Universidade de Michigan.

A pesquisa também revelou que o chamado limiar de atuação do silício não permanece constante. Ele varia conforme a forma de utilização do veículo, podendo oscilar entre 33% e 73% do nível de carga, o que influencia diretamente a estratégia ideal de gerenciamento da bateria.

A professora Anna Stefanopoulou, coautora sênior da pesquisa, explica que os sistemas atuais trabalham com parâmetros previamente definidos. Segundo ela: “Os sistemas de gerenciamento de baterias hoje frequentemente usam limites fixos de tensão, carga e temperatura. O nosso trabalho abre caminho para sistemas de gerenciamento com diagnóstico ativo.”

Os experimentos também demonstraram que o silício pode aumentar seu volume em até 300% durante ciclos completos de carregamento, provocando rachaduras e a perda gradual de material ativo com o passar do tempo.

Além disso, os cientistas verificaram que a temperatura afeta o envelhecimento da bateria de maneiras diferentes. Enquanto o aquecimento melhora o desempenho durante o uso, temperaturas elevadas quando a bateria está em repouso aceleram sua degradação interna.

Nesse cenário, o engenheiro Jason Siegel destaca a importância de um controle direcionado. Ele afirma: “A chave é que a temperatura precisa ser aplicada de forma seletiva”.

O sistema desenvolvido aproveita esse comportamento para aquecer a bateria quando o silício apresenta maior atividade e resfriá-la quando o grafite passa a predominar ou quando o veículo permanece parado. A estratégia foi projetada para funcionar em recargas lentas, como as realizadas em tomadas residenciais e em estações públicas de menor potência.

Fonte: Olhar Digital