15 de julho de 2019
Segundo artigo publicado no site Aluminum Insider, extrusões de alumínio estão vencendo a corrida pelos compartimentos de baterias nos veículos elétricos

Por Marcio Ishikawa |

A cada avanço no processo de eletrificação da frota mundial de veículos, cresce a importância dos compartimentos de baterias na indústria automobilística. Esses componentes vem se tornando o centro de uma batalha entre diversos materiais pela primazia na utilização em sua construção, incluindo alumínio, aço de alta resistência e fibra de carbono. E quem vem se destacando nesta corrida são os extrudados de alumínio – é o que aponta um artigo do site Aluminium Insider, assinado por Goran Djukanovic, analista e consultor.

Compartimentos de baterias

De acordo com texto, gabinetes de bateria usando extrusões de alumínio podem simplificar o processo de montagem e a fixação dos módulos de bateria individuais. Além disso, como é característico do alumínio, o alumínio extrudado também fornece mais absorção de energia em caso de colisão, quando comparado com outros materiais e processos. Em muitos modelos, os compartimentos de bateria ocupam todo o assoalho do carro entre as rodas – e, por isso, precisam ser integrados cuidadosamente na estrutura do carro.

Outro ponto importante desses componentes feitos em alumínio é a sua condutividade térmica, uma vez que é mandatório que os compartimentos de baterias ofereçam recursos de transferência de calor (como no sistema de freios de um carro) para manter a bateria resfriada em dias quentes – ou mantê-la aquecida em climas frios. Mais do que isso, é necessário que a temperatura seja uniforme em toda estrutura – variações de um módulo para outro podem afetar o desempenho da bateria em geral, além de comprometer a sua vida útil. 

Por fim, o gabinete inteiramente em alumínio cria um escudo eletromagnético natural, que bloqueia a interferência com outros componentes elétricos ou eletrônicos no veículo.

Opções no mercado
Djukanovic ressalta que, atualmente, os principais fabricantes de produtos de alumínio para a indústria automobilística possuem projetos de gabinetes de baterias com sistemas de gerenciamento térmico.

Os compartimentos de baterias da Constellium, por exemplo, são produzidas a partir de ligas de alumínio de alta resistência. Para a parte inferior e superior dos gabinetes, as chapas de liga de alumínio 3xxx, 5xxx e 6xxx são preferidas devido à sua boa condutividade térmica e resistência à corrosão, bem como à formabilidade em uma variedade de formas. 

A estrutura do invólucro da Constellium consiste em travessas de alumínio extrudados que possuem uma cavidade oca – que é preenchida com um material de mudança de fase, semelhante a uma cera, que absorve ou liberar energia térmica. Suas propriedades permitem que o material mantenha o calor ou “derreta” como a cera para transportar o calor para longe da bateria. 

Já a Novelis recentemente apresentou um gabinete produzido com chapas de alumínio da série Advanz – liga que fornece a formabilidade necessária para os desenhos profundos, mas também garante proteção necessária contra detritos, pedras e outros impactos potenciais, possui boa resistência à fratura e características de absorção de energia. 

Os compartimentos de baterias da Novelis foi projetado para acomodar módulos de 90 kWh, usados em veículos do porte de uma picape ou SUV de grande porte – mas seu design é customizável, de modo a acomodar módulos de tamanhos diferentes. Ao usar chapas de metal em vez de extrusões ou fundidos, a empresa consegue obter melhores eficiências de custo.

A Audi desenvolveu um sistema próprio de compartimento de baterias para o seu primeiro elétrico puro, o e-tron. A grande bateria de alta voltagem do Audi e-tron pode armazenar até 95 kWh de energia, o que garante a boa autonomia do veículo. O gabinete é composto por 47% de seções de alumínio extrudado, 36% de chapa de alumínio e 17% de peças de alumínio fundido – o sistema de baterias como um todo pesa cerca de 700 kg. 

Audi e-tron

O compartimento está integrado à estrutura, aparafusado em 35 pontos – o que também ajuda a melhorar a rigidez torcional do veículo em 27%. Uma estrutura de fechamento alumínio fundido e seções extrudadas, além de uma placa de alumínio com 3,5 milímetros de espessura, protegem os módulos contra danos causados ​​por impactos de pedra ou meios-fios.

Projeções
A estimativa da Bloomberg New Energy Finance é de 1,296 milhão de toneladas de extrudados em 2025. O montante foi obtido pela multiplicação do número de veículos elétricos projetados por 80 kg de extrusões por veículo – incluindo aí a quantidade necessária para compartimentos de bateria. Já a exigência combinada de chapas automotivas de alumínio e extrusões para veículos elétricos será de quase 10 milhões de toneladas até 2030, de acordo com a CRU. A proporção dessa demanda entre chapas e extrusões provavelmente será de 80/20, o que faz uma demanda por extrusão de 2 milhões de toneladas.

O artigo do Aluminum Insider alerta que um grande número de novas prensas de extrusão terá que ser instalado em todo o mundo para atender à crescente demanda. Além da maior capacidade de extrusão, as linhas precisarão contar com capacidade de tratamento térmico e acabamento, para atender à crescente exigência de qualidade e desempenho da indústria automobilística. Recentemente, vários fabricantes de veículos elétricos substituíram o aço por alumínio em seus compartimentos de bateria – como Nissan, PSA e Volkswagen. 

Os fabricantes em geral esperam que os custos do sistema de baterias, que agora representam entre 30 e 50% do custo total de um carro elétrico, diminuam no futuro. As ligas de alumínio extrudado são uma opção ideal e sustentável para compartimentos de baterias, sobretudo quando associadas adequadamente a estruturas de veículos.

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Compartimentos de baterias: extrudados estão ganhando preferência

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