Baterias duram mais do que os estudos demonstram

Cientistas de Stanford provaram que as baterias dos automóveis elétricos duram mais do que os estudos demonstram.

 

A condução dos veículos elétricos em situações reais de “para-arranca” por parte dos consumidores beneficia mais as baterias do que a utilização constante simulada em quase todos os testes laboratoriais de novas conceções de baterias, segundo um estudo da Stanford-SLAC.

Os laboratórios testam as baterias utilizando uma taxa constante de descarga seguida de recarga completa, mas a utilização real de uma bateria aumenta a sua longevidade.

As baterias dos veículos elétricos sujeitos à utilização normal dos condutores do mundo real – como trânsito intenso, viagens longas em autoestrada, viagens curtas na cidade e, na maior parte das vezes, estacionados – poderão durar cerca de um terço mais do que os investigadores têm previsto.

Esta conclusão sugere que a substituição da bateria não será um problema dos proprietários de automóveis elétricos, que poderão manter a viatura por mais anos do que o esperado.

Os resultados surpreenderam os próprios cientistas do SLAC-Stanford Battery Center, um centro conjunto do Precourt Institute for Energy da Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory, que até agora tinham feito os testes comuns.

Por norma, o ciclo de vida de novos projetos de baterias é testado em laboratórios, utilizando uma taxa constante de descarga seguida de recarga, repetidas inúmeras vezes.

“Não temos testado as baterias dos veículos elétricos da forma correta”, afirmou Simona Onori, autora sénior e professora associada de ciências e engenharia da energia na Stanford Doerr School of Sustainability.

“Para nossa surpresa, a condução real com aceleração frequente, travagem que carrega um pouco as baterias, paragem para ir a uma loja e deixar as baterias descansar durante horas, ajuda as baterias a durar mais tempo do que pensávamos com base nos testes de laboratório padrão da indústria”, conclui.

Os investigadores conceberam quatro tipos de perfis de descarga de veículos elétricos, desde a descarga constante padrão até à descarga dinâmica baseada em dados reais de condução. A equipa de investigação testou 92 baterias comerciais de iões de lítio durante mais de dois anos em todos os perfis de descarga. No final, quanto mais realisticamente os perfis refletiam o comportamento real de condução, maior era a esperança de vida do VE.

São vários os fatores que contribuem para a longevidade inesperada, segundo o estudo. Um algoritmo de aprendizagem automática treinado com base em todos os dados recolhidos pela equipa ajudou a identificar o impacto dos perfis de descarga dinâmicos na degradação da bateria.

O estudo mostrou uma correlação entre acelerações bruscas e curtas dos automóveis elétricos e uma degradação mais lenta, o que contraria as suposições de longa data dos investigadores de baterias, incluindo a equipa deste estudo, de que os picos de aceleração são maus para as baterias dos veículos elétricos.

“Carregar no pedal com força não acelera o envelhecimento. Pelo contrário, torna-o mais lento”, afirma Alexis Geslin, um dos três principais autores do estudo e estudante de doutoramento em ciência e engenharia de materiais e em ciências informáticas na Escola de Engenharia de Stanford.

A equipa de investigação também procurou diferenças entre o envelhecimento da bateria devido a muitos ciclos de carga-descarga e o envelhecimento da bateria que apenas surge com o tempo. As pilhas que tem em casa e que estão guardadas numa gaveta há anos não funcionam tão bem como quando as comprou, se é que funcionam de todo.

“Nós, engenheiros de baterias, assumimos que o envelhecimento do ciclo é muito mais importante do que o envelhecimento induzido pelo tempo. Isto aplica-se sobretudo a veículos elétricos comerciais, como autocarros e carrinhas de entregas, que estão quase sempre a ser utilizados ou recarregados”, afirmou Geslin. “Para os consumidores que utilizam os seus EVs para ir para o trabalho, ir buscar os filhos, ir à mercearia, mas que na maior parte das vezes não os utilizam nem os carregam, o tempo torna-se a causa predominante do envelhecimento em relação ao ciclismo.”

Os fabricantes de automóveis podem atualizar o seu software de gestão de baterias de veículos elétricos para tirar partido das novas descobertas e maximizar a longevidade da bateria em condições reais.

“No futuro, a avaliação de novos produtos químicos e designs de baterias com perfis de procura realistas será muito importante”, afirmou Le Xu, académico de pós-doutoramento em ciências e engenharia da energia. “Os investigadores podem agora rever os presumíveis mecanismos de envelhecimento ao nível da química, dos materiais e das células para aprofundar os seus conhecimentos. Isto facilitará o desenvolvimento de algoritmos de controlo avançados que otimizem a utilização das arquiteturas de baterias comerciais existentes”.