Conhecimento é poder

Big Data está impulsionando a inovação sustentável na fabricação LIB, explica Klaus Petersen

As células de bateria de íons de lítio (LIB) estão no centro das estratégias globais de eletrificação, ajudando a atingir metas ambiciosas de emissão líquida zero. Para atender à demanda crescente por esses produtos, os fabricantes de células LIB precisam aumentar a produção, entregando produtos de alta qualidade com pegadas ambientais limitadas e prazos de entrega curtos. Essas metas estão se tornando mais fáceis de alcançar ao adotar soluções automatizadas orientadas por dados. A fabricação de células LIB pode aumentar rapidamente a produtividade e o rendimento, ao mesmo tempo em que melhora seu impacto ambiental, aproveitando o Big Data.

O número de veículos elétricos (EVs) está disparando, com o número total de carros elétricos nas estradas do mundo em 2021 atingindo um pico de 16,5 milhões. No mesmo ano, as vendas de novos veículos elétricos atingiram um novo recorde de 6,6 milhões, representando quase 10% das vendas globais de carros.

A mudança do transporte rodoviário tradicional movido a combustão para veículos elétricos é apoiada pela demanda do cliente, bem como pela ambiciosa eficiência do veículo e pelos padrões de CO2. Com efeito, na maioria dos principais mercados de VEs, esses meios de transporte são considerados essenciais para atingir as metas de descarbonização, pois o uso de VEs pode levar ao deslocamento de 1,6 milhão de barris de petróleo por dia até 2025 (excluindo veículos de duas e três rodas ). Espera-se que esse número atinja 4,6 mb/d até 2030.

O mercado atualmente favorável significa que existem oportunidades valiosas para os fabricantes de LIB que atendem ao setor de transporte, pois essas células eletroquímicas desempenham um papel fundamental na transição para uma mobilidade mais sustentável. Mais precisamente, estima-se que a capacidade global anual coberta pelas baterias EV aumente de aproximadamente 340 GWh hoje para mais de 3.500 GWh por ano até 2030.

No centro dos VEs estão as baterias de íon-lítio, onde várias células são montadas em uma estrutura para formar um módulo, que é equipado com sistemas essenciais, como controle, proteção e resfriamento. Portanto, essas são as tecnologias que capacitam os meios de transporte da próxima geração.

As células LIB, por sua vez, são feitas de camadas de folha metálica revestidas com uma fina camada de material condutor ativo. Esses dois componentes formam os elementos-chave da bateria, o ânodo e o cátodo, que são separados por um filme poroso e eletrólitos. Normalmente, é necessário combinar várias camadas de ânodos e cátodos dispostos de forma cilíndrica ou prismática, dando às baterias a forma exigida pela aplicação.

No centro dos EVs estão as baterias de íon-lítio, onde várias células são montadas em uma estrutura para formar um módulo.

Essa estrutura é obtida por meio do revestimento da folha metálica e da calandragem, processo complexo e preciso que envolve as etapas de secagem e laminação. Segue-se o corte do material, que envolve o corte da folha em tiras. Finalmente, dependendo do formato da bateria, elas são cortadas no tamanho certo, empilhadas ou enroladas e, posteriormente, enviadas para as etapas finais do processo antes de passarem pelos testes de fim de linha.

Fornecer produtos consistentes e de alta qualidade é fundamental para aumentar a produção, pois eles são essenciais para garantir que a capacidade, tensão e resistência corretas sejam oferecidas, determinando, em última análise, o desempenho e a segurança da bateria. Como muitos estágios críticos estão envolvidos na fabricação de células LIB, as empresas precisam investir em ativos de produção robustos, resilientes e orientados para o futuro se quiserem atender às crescentes demandas do mercado de hoje e de amanhã, reduzindo seu impacto ambiental.

Em processos contínuos de produção de células LIB, isso pode ser um desafio. Em primeiro lugar, é necessário manusear materiais delicados e finos em alta velocidade sem sacrificar a exatidão e a precisão. Como a densidade de energia da bateria precisa continuar a aumentar, as folhas usadas podem até se tornar mais finas, dependendo da tecnologia escolhida e, portanto, mais difíceis de processar. Isso significa que os produtores precisam encontrar soluções sólidas para o tensionamento ideal. Em segundo lugar, imprecisões e impurezas se acumulam ao longo dos diferentes estágios de processamento e o controle de qualidade convencional pode levar a altas taxas de rejeição. Esses aspectos podem afetar a produtividade e a eficiência.