Análise: Baterias para veículos elétricos

Electric vehicle

 

O Veículo Elétrico (EV) é uma escolha popular entre os condutores de hoje. O aperfeiçoamento da tecnologia subjacente às baterias de iões de lítio tornou o conceito de veículos elétricos de longo alcance uma realidade, como demonstra a bem sucedida empresa automóvel de veículos elétricos Tesla. Outros fabricantes de EVs incluem a Nissan e a Chevrolet, bem como os modelos híbridos da Hyundai.

Existem vários tipos de baterias utilizadas em EVs e a mais comum é a bateria de iões de lítio ou, abreviadamente, Li-Ion. Também podem ser encontradas em smartphones, computadores portáteis, tablets e smartwatches. A utilização desta bateria elevou as tecnologias a novos níveis. As baterias de iões de lítio dos veículos elétricos estão numa escala muito mais ampla do que a da eletrónica pessoal. Devido às suas elevadas densidades de energia e potência, as baterias de iões de lítio são a escolha preferida. Existem também baterias de hidreto metálico de níquel e ultracapacitores como opções de armazenamento.

Então, como funcionam as baterias dos veículos elétricos? Comecemos pela composição química e pela reação da bateria de iões de lítio. É constituída por um cátodo à base de lítio (elétrodo positivo/condutor), um ânodo (elétrodo negativo/condutor) que é de carbono e um eletrólito que atua como catalisador. Uma descrição simples da reação química da bateria de iões de lítio é que os eletrões (carga negativa) do lítio são transferidos do ânodo para o cátodo durante a descarga. A reação oposta ocorre durante o carregamento, formando-se iões na interface entre o cátodo e o eletrólito. Os iões são átomos que se carregam eletricamente ao ganharem ou perderem eletrões. A transferência de eletrões do cátodo para o ânodo cria um potencial de tensão que é transmitido através do cátodo.

 

 

Os veículos elétricos têm um motor elétrico em vez de um motor de combustão interna. Existem baterias separadas que alimentam os acessórios no interior dos veículos e baterias que alimentam o motor de tração elétrica, a bateria auxiliar e o conjunto de baterias de tração, respetivamente. O motor de tração elétrica aciona então as rodas. A eficiência desta bateria irá determinar a autonomia de condução do EV.

Vamos agora analisar o que existe numa bateria de um veículo elétrico. Dependendo do fabricante, pode consistir em centenas de baterias tão pequenas como as do seu smartphone, mas com maior capacidade. Estas pequenas baterias são depois agrupadas em células num número fixado para controlar a capacidade da bateria. Em seguida, um determinado número de células é colocado num módulo ou simplesmente numa caixa de proteção. Para criar um conjunto de baterias, são colocados vários módulos juntamente com um sistema de gestão de baterias no veículo elétrico. O sistema de gestão das baterias pode consistir em controlos e proteção, bem como num sistema de refrigeração para as baterias.

Uma das vantagens da bateria de iões de lítio é que o seu peso é muito inferior à densidade de energia que produz. Daí a sua utilização em veículos elétricos. Um automóvel mais leve permite percorrer distâncias mais longas em termos de deslocação e de desempenho.

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