I moderni sistemi di batterie sono progettati per essere adattabili, intelligenti e adatti a vari mezzi di trasporto
Il progetto di ricerca collaborativa europea VERSAPRINT ha fatto significativi progressi nello sviluppo della prossima generazione di sistemi di batterie per varie modalità di trasporto. La sostenibilità è al centro del principio di progettazione di VERSAPRINT, integrando pratiche più verdi fin dall'inizio per creare soluzioni di batterie più efficienti e a basso impatto ambientale.
Il progetto, sostenuto da un consorzio di istituzioni di ricerca europee e partner industriali, è incentrato sulla costruzione di un sistema di batterie modulare, multifunzionale e sostenibile, progettato per essere adattabile all'integrazione multisettore e alla scalabilità della produzione.
Uno dei componenti chiave dell'architettura modulare di VERSAPRINT sono i mattoni intelligenti (BBs), ciascuno dei quali affronta funzioni chiave come la gestione termica, l'interconnessione, la rilevazione e la protezione strutturale. Ad esempio, i sensori stampati (BB2) utilizzano inchiostri a base biologica, solubili in acqua, riducendo l'impatto ambientale evitando solventi e materiali tossici e semplificando l'integrazione.
Il sistema di raffreddamento (BB1) è un altro componente vitale. Recenti risultati di laboratorio dimostrano che può sostenere una carica/scarica a 3C mantenendo le temperature delle celle sotto i 55°C, prevenendo surriscaldamento durante i cicli di carica/scarica rapidi e mantenendo la temperatura ottimale delle celle per prolungarne la vita.
Le barre omnibus (BB3 e BB4) di Versaprint sono progettate per il disassemblaggio manuale rapido e il riutilizzo nella seconda vita, riducendo il tempo di disassemblaggio da oltre due ore a 13 minuti e riducendo significativamente i costi di disassemblaggio.
Lo strumento decisionale del progetto, un motore di simulazione costruito in MATLAB Simulink, consente agli ingegneri di progettare moduli di batterie ottimali in base a specifiche costrizioni e fattori di invecchiamento delle celle, consentendo stime di durata più accurate. Questo strumento suggerisce le migliori chimiche delle celle, consiglia la migliore combinazione di BBs, fornisce iterazione rapida e analisi di sensibilità e riduce il rischio di progettazione simulando i risultati prima della produzione.
I sensori di temperatura e idrogeno stampati in 3D (BB2) di Versaprint monitorano i segni premonitori di un surriscaldamento termico e consentono una risposta più rapida. Il sistema di gestione dei gas di scarico (BB7) ha dimostrato risultati impressionanti, con test che dimostrano che la temperatura dei gas espulsi durante il surriscaldamento termico può essere dimezzata, prevenendo efficacemente il fuoco e la propagazione termica oltre il modulo della batteria. Il filtro per gas e particelle (BB7) raffredda i gas espulsi e trattiene le espulsioni solide durante il surriscaldamento termico, riducendo il rischio di propagazione del fuoco alle celle adiacenti.
I risultati iniziali stimano un miglioramento del 15% nella densità di massa per i sistemi di batterie di VERSAPRINT, con densità energetiche gravimetriche che raggiungono fino a 155 Wh/kg utilizzando celle NMC. Le prestazioni termiche sono anche estese, con l'uscita di alta potenza che si estende da 15 a 30 minuti per i sistemi di batterie di VERSAPRINT, raddoppiando la potenza disponibile senza compromettere la sicurezza.
Le tecniche di manifattura additiva come la stampa 3D sono al centro della strategia di VERSAPRINT, consentendo funzionalità che i metodi tradizionali faticano a raggiungere. Le tecnologie vengono plasmate con feedback continuo dai leader industriali nei settori dell'aeronautica, dell'automobilistico e dell'energia.
In sintesi, VERSAPRINT sta aprendo la strada a un futuro più sostenibile nella tecnologia delle batterie, offrendo un sistema di batterie modulare, multifunzionale e sostenibile che è adattabile all'integrazione multisettore e alla scalabilità della produzione. I progressi del progetto nella gestione termica, nell'interconnessione, nella rilevazione e nella protezione strutturale sono destinati a rivoluzionare l'industria delle batterie, rendendola più ecologica ed efficiente.
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