Materiais inovadores para invólucros leves de baterias de veículos elétricos
À medida que a quota dos veículos elétricos (EV) no mercado automóvel continua a crescer, o novo sistema de propulsão criou a necessidade de uma nova abordagem ao design, à engenharia e à produção automóvel. A indústria automóvel exige produtos mais leves, resistentes e seguros, e os especialistas em materiais de engenharia da Envalior estão a dar resposta a estes requisitos com soluções inovadoras em novos materiais.
Durante a conferência Electric & Autonomous Vehicle (EAV) 2024 da Society of Plastics Engineers (SPE) em Troy, Michigan, Keith Kauffmann, Automotive Application Development Engineer, Envalior Americas, apresentou uma sessão sobre o desenvolvimento do primeiro compartimento de bateria de alta tensão totalmente funcional fabricado inteiramente com plásticos de engenharia.
O tabuleiro da bateria, uma colaboração entre a Envalior e a Kautex Textron, foi integrado num VW ID.3 EV. Os testes a nível do sistema foram concluídos e os ensaios em campo nos veículos encontram-se atualmente em curso.
"O compartimento estrutural da bateria combina materiais inovadores e integração funcional, proporcionando uma solução leve e económica em comparação com o design base em metal," afirmou Kauffmann. "Representa uma solução de menor custo, menor peso e menor pegada carbónica do que o design metálico."
O protótipo do tabuleiro da bateria é fabricado com Durethan®Durethan® B24CMH2.0 (PA6) combinado com tecnologia de fibras longas directas (D-LFT), resultando em 45% de fibra de vidro longa no produto final. O tabuleiro é reforçado comTepex tecnologia de laminado compósito termoplástico.
O produto PA6 não reforçado é especificamente concebido para moldagem por compressão D-LFT. É estabilizado termicamente a longo prazo até 160°C, estabilizado para processamento em contacto com ar/oxigénio, otimizado para menor emissão (por exemplo, fumo, vapores) e apresenta um fluxo facilitado para um comportamento de enchimento excelente com força de fecho reduzida.
Keith Kauffmann recebe um certificado de sessão de Jeff Helms, presidente da sessão SPE.
Quando combinado com moldagem por compressão, o D-LFT permite ao transformador ajustar facilmente o teor de vidro (se necessário) e também proporciona a flexibilidade para alterartipo de fibra de vidro ou mudança para fibra de carbono. É adequado para geometria com variações significativas de espessura de parede.
A moldação por compressão permite ainda a combinação opcional de D-LFT com folhas compósitas Tepex, uma solução para reforço estrutural e melhor proteção contra thermal runaway.
As vantagens obtidas com os invólucros de baterias termoplásticas incluem:
- Apenas um passo de moldação por compressão
- Integração de peça e função
- Redução significativa nos passos de montagem
- Redução global de custos
- Elevado potencial de reciclabilidade com menor pegada de carbono
- Redução de peso face ao design em alumínio
“O design monobloco proporciona melhores tolerâncias dimensionais do que tabuleiros de múltiplas peças, e a construção simples requer menos espaço produtivo”, disse Kauffmann. “Um número reduzido de fornecedores significa menos logística e maior consistência dos materiais.”
Além disso, cumpre os exigentes testes de resistência ao fogo e os requisitos de blindagem eletromagnética (EMS) da indústria de veículos elétricos, através da adição de folha de mica e folha de alumínio.
Acreditamos que a utilização mais inteligente dos materiais e a introdução de materiais mais avançados conduzirão a uma maior integração de componentes em aplicações como o invólucro da bateria,” disse Kauffmann. “Por exemplo, embora tenha sido necessária a folha de mica para proteção contra thermal runaway, acreditamos que o Tepex apresenta potencial para proteção térmica que pode ser incorporada na tampa superior do invólucro da bateria.”
Como fornecedor de soluções, a Envalior oferece múltiplas soluções tanto para moldação por compressão como por injeção, contando com know-how interno de engenharia para apoiar o design e a engenharia.
Kauffmann concluiu: “Estamos a observar uma procura cada vez maior no mercado por invólucros de bateria em plástico, com o objetivo de responder às necessidades de custo e peso. Embora a moldação por compressão tenha sido selecionada para este protótipo de invólucro de bateria, existe tecnologia de moldação por injeção disponível para peças de grandes dimensões. Os principais benefícios da moldação por injeção são a maior integração funcional e a repetibilidade do processo. A Envalior oferece uma ampla gama de materiais e soluções de engenharia para apoiar os nossos clientes no cumprimento dos objetivos de desempenho e custo para invólucros de bateria.”