Ultrapassar barreiras à adoção de veículos elétricos com aditivos de eletrólito de alto desempenho

Os veículos elétricos (EV) são essenciais para a descarbonização global, impulsionados pela redução do custo das baterias de iões de lítio (LiB). No entanto, continuam a existir desafios de segurança e desempenho à medida que os fabricantes procuram maiores densidades de energia. O Stanyl® SN-PURE da Envalior melhora a estabilidade, segurança e vida útil da bateria, garantindo que os EV permanecem eficientes e fiáveis.

Os riscos dos cátodos de alto teor de níquel em baterias para veículos elétricos

Muitos consumidores estão preocupados com os riscos de segurança das baterias de veículos elétricos (VE) em situações de acidente. Para responder à procura por autonomias mais elevadas, os fabricantes estão a recorrer a ligas ternárias com alto teor de níquel e óxidos metálicos ricos em lítio e manganês para os cátodos das baterias de iões de lítio (LiB). Estes compostos oferecem maior densidade energética e capacidade a custos mais baixos, constituindo uma solução promissora para packs avançados de baterias para VE.

Porém, estes materiais apresentam estabilidade térmica inferior sob condições de calor e tensão elevados, originando libertação de oxigénio (e combustão do eletrólito), dissolução de iões metálicos e formação de HF nesses cenários. Isto resulta em perda de capacidade ao longo dos ciclos e incrementa o risco de fuga térmica, podendo provocar incêndios ou explosões—situações que não só conduzem a recolhas dispendiosas, como também prejudicam a reputação da marca automóvel.

Como resposta, alguns fabricantes de VE adotaram baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP) isentas de cobalto, pela sua maior segurança e eficiência de custos. No entanto, a sua menor densidade energética exige mais células para alcançar autonomias equivalentes, aumentando o peso e a complexidade.

Como Stanyl® SN-PURE otimiza a segurança e a performance da bateria

A solução da Envalior, Stanyl® SN-PURE, succinonitrilo (SN), é um aditivo eletrolítico revolucionário que reforça a segurança e fiabilidade das baterias de iões de lítio, formando uma camada protetora de espessura subnanométrica no cátodo. Os principais benefícios incluem:

Alta pureza (99,95%): Garante desempenho ótimo da bateria com impurezas mínimas e sem impacto negativo na resistência interna. Não requer purificação adicional.
Estabilidade térmica: O SN contribui para aumentar a estabilidade térmica dos cátodos tipo LCO e NMC na presença de eletrólitos de carbonato. O início das reações exotérmicas devido à decomposição do eletrólito é deslocado para cerca de 60 °C acima, elevando a segurança térmica.
Redução de evolução térmica: Reduz a libertação de calor em cerca de um terço em situação de fuga térmica. O SN bloqueia ou suprime reações laterais termicamente aceleradas entre cátodo e eletrólito.
Resistência à oxidação: A camada de SN no cátodo reduz a libertação de oxigénio do cátodo e, consequentemente, a decomposição do eletrólito e formação de gases.
Melhoria da ciclagem e retenção de capacidade: A camada de SN no cátodo estabiliza o eletrólito, permitindo o seu funcionamento a tensões mais elevadas.
Conformidade regulamentar: Cumpre os padrões globais de segurança para fabrico de baterias.
Disponibilidade global: Produzido em escala industrial para mitigar riscos na cadeia de abastecimento.

Assegurar packs de baterias seguros e fiáveis

ExtTestes extensivos com eletrólitos à base de carbonato de etileno (EC) e cátodos de óxido de lítio e cobalto (LCO) e Níquel Manganês Cobalto (NMC) destacam o papel crítico dos aditivos SN na melhoria da segurança e do desempenho das baterias.

Eletrólitos melhorados com aditivos SN previnem eficazmente a fuga térmica, mantendo-se estáveis mesmo quando as câmaras da bateria são aquecidas até 150°C. Em contraste, versões sem aditivos tornaram-se instáveis após 40 minutos, desencadeando aumentos rápidos e perigosos de temperatura. Ensaios de estabilidade à oxidação revelaram que os aditivos SN reduzem a expansão gasosa em mais de 50% durante 70 minutos de exposição a altas temperaturas. Adicionalmente, as baterias contendo aditivos SN mantiveram uma capacidade consistente após mais de 1000 ciclos de carga.

Expansão do uso do Stanyl® SN-PURE além do LiB para baterias de ião de sódio (SiB)

Devido à elevada procura por baterias LiB e à disponibilidade limitada de lítio, setores fora do automóvel elétrico estão a investigar tecnologias alternativas de baterias. As baterias de ião de sódio (SiB) têm recebido recentemente uma atenção crescente como alternativa promissora ao LiB, despertando interesse em diversos segmentos de mercado, incluindo soluções de armazenamento de energia, estabilização de rede ou em algumas soluções de mobilidade.

Principais benefícios do Stanyl® SN-PURE demonstrados em SiB

Aumento da estabilidade do eletrólito: O SN inibe a decomposição de solventes à base de carbonato e nitrilo em altas voltagens. Isto conduz a uma melhor retenção de capacidade e, assim, aumenta o tempo de vida útil dos ciclos.

Mitigação dos desafios na cadeia de abastecimento

Compreendemos a importância de um fornecimento fiável de materiais para a produção de baterias. Falhas ou disponibilidade limitada podem afetar os prazos de produção, especialmente com o aumento da procura por componentes de LiB na Europa e nas Américas. O SN tem sido produzido na Europa sem interrupções durante mais de 30 anos, reduzindo consideravelmente a influência dos riscos geopolíticos na cadeia de abastecimento.

A presença global da Envalior, com escritórios e unidades de produção em todos os principais mercados, garante o acesso a fornecimentos regionais independentes de aditivos de material de alto desempenho. Este compromisso com a resiliência da cadeia de abastecimento suporta o rápido crescimento das indústrias emergentes de fabrico de LiB.

Mesmo durante a pandemia de COVID-19, a Envalior declarou zero situações de força maior, mantendo o fornecimento ininterrupto para responder às necessidades em evolução dos nossos clientes. Esta postura proactiva permite-nos ajudá-lo a fornecer packs de baterias EV seguros e de elevado desempenho, acelerando a transição para a mobilidade elétrica sustentável em todo o mundo.

Transforme os seus projetos de baterias com materiais mais seguros e eficientes. O Stanyl® SN-PURE da Envalior garante um desempenho de bateria duradouro e fiável, permitindo aos fabricantes liderar o futuro da mobilidade sustentável.

Contacte-nos hoje para explorar como as nossas soluções podem otimizar os seus sistemas de baterias.