Soluções de aquecimento para baterias recarregáveis de iões de lítio

«Em temperaturas frias, a eficiência das baterias diminui consideravelmente e a sua vida útil encurta. As soluções de aquecimento da DBK facilitam condições térmicas ideais para todas as baterias em condições climáticas adversas, melhorando o desempenho e prolongando a vida útil das baterias.»

Gestão térmica em baterias

A capacidade, o desempenho e a vida útil das baterias recarregáveis são essenciais para o sucesso comercial das soluções alimentadas por bateria. Para todos os tipos de aplicações – tais como veículos elétricos a bateria (BEV), bicicletas ou scooters elétricas, soluções alimentadas por energia solar, sistemas de alimentação elétrica fora da rede e muito mais – a integração da bateria no sistema global é fundamental.

Em geral, as baterias são classificadas de acordo com a sua composição química. Os tipos mais comuns de baterias são os sistemas à base de lítio, chumbo e níquel. As baterias de iões de lítio são as preferidas para dispositivos portáteis e sistemas de propulsão elétricos devido à sua elevada estabilidade de ciclo durante o carregamento ou descarregamento e à sua elevada densidade de potência.

Para um bom desempenho na aplicação final, a temperatura da bateria desempenha um papel vital durante o funcionamento, ou seja, durante os seus ciclos de carga e descarga. A temperatura ideal de funcionamento das baterias de iões de lítio situa-se entre 15 e 35 °C. Quando operada a temperaturas inferiores a 15 °C, a bateria aquece automaticamente, consumindo a energia elétrica armazenada. Isto deve-se ao aumento da resistência interna da célula a temperaturas frias, o que leva a longos tempos de aquecimento. Como resultado, a bateria deteriora-se permanentemente durante o processo.

Se estiver muito frio, todo o desempenho operacional e a vida útil da bateria são prejudicados — uma deficiência que não pode ser compensada com o passar do tempo. O mesmo se aplica aos dias quentes de verão, quando a bateria precisa ser resfriada. Para operar uma bateria de íons de lítio fora da faixa de temperatura ideal (15-35 °C), é necessário um gerenciamento térmico adequado e eficaz para melhorar a eficiência e evitar danos permanentes.

Requisitos para o aquecimento da bateria

A DBK oferece soluções de aquecimento de baterias aplicáveis em vários setores, tais como:

Veículos elétricos a bateria (BEV)
Bicicletas elétricas, scooters elétricas
Estações de carregamento BEV
Lâmpadas solares para iluminação pública
Equipamentos para o setor aeroespacial e de defesa
Sistemas de fornecimento de energia fora da rede em instalações de processamento offshore ou onshore
Monitorização e controlo remotos de skids e muito mais

Todas estas aplicações têm uma coisa em comum: as suas baterias recarregáveis estão expostas a condições meteorológicas variáveis. Em temperaturas frias, a eficiência destas baterias diminui consideravelmente e a sua vida útil encurta. As soluções de aquecimento da DBK facilitam condições térmicas ideais para todas as baterias em condições meteorológicas adversas, melhorando o desempenho e prolongando a vida útil das baterias.

Alguns dos requisitos mais comuns quando se trata de aquecimento de baterias são:

Leve a bateria da temperatura inicial à temperatura final num tempo de aquecimento específico. A temperatura final refere-se à temperatura na qual o processo de carregamento ou descarregamento pode ser reiniciado na bateria. A temperatura inicial é a temperatura mais baixa à qual a bateria é exposta.

O aquecedor deve consumir uma potência específica da bateria durante todo o processo de aquecimento, calculada com base na análise térmica de todo o sistema. Consequentemente, a tensão e a corrente máxima são valores definidos para o aquecedor.
A temperatura máxima da superfície do aquecedor também é predefinida — o valor geralmente coincide com a dissipação de energia e outras propriedades térmicas dentro do sistema da bateria.
O aquecedor requer um comportamento PTC autorregulável, reduzindo o fluxo de corrente após atingir a temperatura necessária da superfície do aquecedor, garantindo assim alta segurança.
O aquecedor precisa ser flexível, idealmente na forma de um aquecedor de película flexível, para que possa ser dobrado de acordo com a superfície da caixa da bateria e dobrado ao longo de curvas ou bordas.
O aquecedor normalmente requer uma ligação elétrica ou terminação específica.
O aquecimento uniforme de toda a unidade da bateria é imprescindível.

Soluções de aquecimento para baterias de iões de lítio

Cada aplicação é única, por isso cada aquecedor é projetado para uma bateria específica. Além disso, a nossa experiência neste campo mostra que a tecnologia de aquecimento PTC, em particular, tem se mostrado bem-sucedida nesta área. As películas de aquecimento PTC proporcionam uma dissipação de energia uniforme e de alta densidade à bateria, e as suas propriedades elétricas podem ser facilmente personalizadas de acordo com os requisitos:

Tensão até 230 V CC, dependendo da dissipação de energia desejada necessária no sistema - idealmente, coincide com a tensão nominal da bateria.
Contatos elétricos de prata ou cobre com alta capacidade de condução de corrente para aquecimento uniforme e máxima segurança do aquecedor.
Tamanho do filme aquecedor até 970 x 650 mm.
Ampla gama de materiais de substrato resistentes à temperatura, com a possibilidade de revestimento adesivo de um ou dois lados.
Ampla gama de terminações de fios com comprimento de cabo personalizado sob demanda.
Integração de interruptor de temperatura para maior segurança.

Exemplo de especificação:

Parâmetros	Bateria	Aquecedor
Tensão	24 V-30 V CC	24 V-30 V CC
Atual		5A Máx.
Potência	Armazenamento de 1,9 kWh	Consumo de 80 W
Físico	Bateria com formato cubóide de 35 x 360 x 70 mm dentro de um compartimento para bateria	Folha plana e flexível de 350 x 790 mm com 2 mm de espessura entre a bateria e a caixa
Térmico	Aquece a bateria de -20 °C a +5 °C em 2 horas	Temperatura máxima da superfície de 60 °C