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May 30, 2023

Aligeramiento de baterías de propulsión de materiales compuestos en vehículos eléctricos

Stephen Moore | 15 de mayo de 2023 Los vehículos eléctricos (EV) generan muy diferentes

Stephen Moore | 15 de mayo de 2023

Los vehículos eléctricos (EV) generan demandas de materiales muy diferentes a las de los vehículos con motor de combustión interna (ICE). Con las continuas interrupciones en la cadena de suministro y la rápida evolución de la tecnología de baterías, los materiales que tendrán demanda en los próximos años variarán significativamente. IDTechEx acaba de publicar un informe, "Materiales para celdas y paquetes de baterías de vehículos eléctricos 2023-2033", que profundiza en la química de las baterías, la densidad de energía y la evolución del diseño para determinar la demanda de 2021 a 2033 para 27 materiales diferentes en mercados como coches eléctricos, autobuses, camiones, furgonetas, vehículos de dos ruedas, vehículos de tres ruedas y microcoches.

A pesar de las tendencias hacia una mayor densidad de energía y un menor uso de materiales por vehículo, gracias al rápido crecimiento del mercado de vehículos eléctricos, se prevé que la demanda de materiales para baterías de vehículos eléctricos crezca más de 12 veces, con un valor de mercado que exhibe una tasa de crecimiento anual compuesto del 26 % entre 2022 y 2033.

Si bien aumentar la densidad de energía de las celdas de la batería es de vital importancia, la construcción del paquete de baterías en su conjunto también representa una gran vía para mejorar la densidad de energía de la batería. La clave para reducir el peso es la adopción de compuestos y polímeros sobre el aluminio y el acero tradicionales.

Gran parte de la estructura de la batería actualmente está fabricada con aluminio, pero muchos diseños han adoptado tapas de carcasa compuestas para reducir el peso y formar formas más complejas. Hay un impulso hacia los gabinetes de batería de múltiples materiales para combinar los beneficios de los materiales disponibles. Una consideración clave para los gabinetes compuestos o poliméricos es el blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI) y la protección contra incendios; esto puede agregarse más tarde o integrarse en el propio material.

La gestión térmica es crucial para mantener las celdas a una temperatura de funcionamiento óptima y requiere componentes como placas frías y mangueras de refrigerante. Se requieren materiales de interfaz térmica para ayudar en la transferencia de calor entre las celdas y la estructura de enfriamiento. Evitar que la fuga térmica se propague entre las celdas y fuera del paquete de baterías requiere materiales de protección pasiva contra incendios. La forma en que estos materiales y componentes de gestión térmica se integran se está simplificando, especialmente con la adopción de diseños de celda a paquete, pero seguirán siendo componentes operativos críticos con una mayor demanda. Plásticos como las poliamidas están jugando un papel clave en estos sistemas de refrigeración.

La industria también ha reducido gradualmente la cantidad de materiales utilizados para empaquetar las celdas, aumentando la relación entre el peso y el volumen del paquete que representan las celdas. El cambio radical en este sentido es la adopción de diseños de celda a paquete, donde se elimina el diseño modular a favor de empacar todas las celdas directamente juntas. A pesar de la reducción de materiales que esto provoca, el rápido crecimiento del mercado de vehículos eléctricos significa que muchos de los materiales utilizados en un paquete de baterías tendrán una mayor demanda.

El informe de IDTechEx pronostica materiales utilizados en celdas y paquetes, incluidos aluminio, acero, cobre, litio, cobalto, níquel, manganeso, electrolitos, hierro, fósforo, aglutinantes, cubiertas, negro de carbón, silicio, separadores, nanotubos de carbono, fibra de carbono. plásticos reforzados, plásticos reforzados con fibra de vidrio, materiales de interfaz térmica, materiales de protección contra incendios, aislamiento eléctrico, placas frías y mangueras de refrigerante.

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