Nowy pakiet akumulatorów o wysokiej gęstości energetycznej i długim cyklu życia znajdzie zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym
Technologia akumulatorów litowo-jonowych zajmuje silną pozycję na rynku światowym i utrzyma ją w nadchodzących latach. Akumulatory litowo-jonowe są powszechnie stosowane w pojazdach elektrycznych i przenośnych urządzeniach elektronicznych. Konstruktorzy starają się znaleźć sposób na maksymalne zwiększenie gęstości energetycznej, obniżenie kosztów i wydłużenie czasu eksploatacji pakietów akumulatorów litowo-jonowych (ang. battery pack, BP). Zmniejszenie masy BP przy zachowaniu ich integralności strukturalnej, łatwości montażu i produkcji może przyczynić się do poprawy gęstości energetycznej. Zespół finansowanego przez UE projektu iModBatt zaprojektował i wyprodukował modułowy BP o dużej gęstości energetycznej, który znajdzie zastosowanie w pojazdach elektrycznych i małych urządzeniach oraz będzie miał minimalny wpływ na środowisko. „Opracowany przez nas BP dobrze nadaje się do zautomatyzowanego montażu przemysłowego, jako że jego konstrukcja umożliwia łatwy demontaż, co pozwala na przejście od zastosowań podstawowych do drugorzędnych oraz ułatwia recykling i wymianę części”, wyjaśnia Iosu Cendoya, koordynator projektu iModBatt.
Lżejsze BP o większej gęstości energetycznej
Zmniejszenie masy BP poprzez połączenie rozwiązań elektrycznych i termicznych oraz optymalizację ogólnej konstrukcji pozwala na zwiększenie jego gęstości energetycznej. Masa pakietu proponowanego przez zespół projektu iModBatt wynosi prawie tyle samo, co BP z serii Renault Zoe (REN Zoe) (odpowiednio 291,21 kg i 290 kg). To przełomowe osiągnięcie, ponieważ BP z serii REN Zoe to zoptymalizowany produkt wytwarzany na masową skalę, a iModBatt REN BP jest wciąż wstępnym modelem prototypowym, który może jeszcze zostać ulepszony zanim trafi do produkcji seryjnej. Po przeanalizowaniu części pakietu iModBatt, które wpływają na jego ogólną masę, zespół ustalił, że możliwa będzie redukcja masy o dodatkowe 36 kg. „Ostateczna masa pakietu iModBatt jako produktu końcowego masowej produkcji może wynieść 255,21 kg, czyli o 12 % mniej niż w przypadku BP z serii REN Zoe”, dodaje Cendoya. Ponadto znamionowa energia pokładowa BP z serii REN Zoe wynosi 44,6 kWh, a w przypadku BP iModBatt – 44,95 kWh. Zespołowi projektu iModBatt udało się ograniczyć energię i masę przy jednoczesnym zwiększeniu gęstości energetycznej o 14,52 % w stosunku do pierwotnej wersji BP (176,13 Wh/kg vs 153,8 Wh/kg). W ramach projektu przeprowadzono także ocenę cyklu życia, która obejmowała parametry ekoprojektu. Dokonano oceny wydłużonego cyklu życia produktu zgodnie z koncepcją iModBatt, co potwierdziło, że rozwiązanie to ma pozytywny wpływ na środowisko.
Niższe koszty BP i znacznie skrócony czas montażu
W ramach projektu iModBatt zaprojektowano, opracowano i zwalidowano inteligentną modułową jednostkę produkcyjną, która ogranicza koszty wytwarzania BP. Modułowość ta ułatwia zautomatyzowane działania i sprawia, że można je dowolnie modyfikować w celu dostosowania do potrzeb klienta. Co więcej, wydłużenie cyklu życia BP dzięki możliwości jego ponownego wykorzystania przyczyni się do zmniejszenia ogólnych kosztów produktu. „Znacznie skróciliśmy także czas produkcji i walidacji dzięki zautomatyzowanej linii produkcyjnej oraz zoptymalizowaliśmy czas montażu pakietu z 13,78 h do 2,86 h, czyli prawie o 80 %”, podsumowuje Cendoya.
Słowa kluczowe
iModBatt, BP, gęstość energetyczna, pakiet akumulatorów, litowo-jonowe, pojazdy elektryczne, przemysł motoryzacyjny
