Los investigadores desarrollan un paquete de baterías NMC mejorado para autobuses eléctricos
El mercado de autobuses eléctricos incluye vehículos equipados con una gran variedad de químicas de celdas de batería. Algunos utilizan químicas basadas en el níquel, mientras que otros se basan en el fosfato de hierro y litio (LFP). Los sistemas de baterías para aplicaciones pesadas deben cumplir unos requisitos muy estrictos, sobre todo en cuanto a densidad energética, seguridad, vida útil, capacidad de carga rápida y peso.
El proyecto SIERRA, dirigido por el CEA francés (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives), tiene como objetivo hacer avanzar la química NMC como tecnología para el sector de los autobuses eléctricos. “Las células NMC ricas en níquel ofrecen un gran potencial para aumentar la energía específica”, afirma el Instituto Austriaco de Tecnología AIT, socio del proyecto. En total, SIERRA reúne a once socios de siete países europeos y está diseñado para cubrir ‘competencias clave a lo largo de la cadena de valor de las baterías, desde el desarrollo de materiales y la integración de sistemas hasta la validación’. El proyecto está financiado por la Unión Europea dentro del programa de investigación e innovación Horizonte Europa con casi 8 millones de euros.
A medida que aumentan las densidades energéticas de las pilas NMC, también lo hacen las exigencias en materia de gestión térmica, integridad estructural y monitorización continua del estado. “Las arquitecturas convencionales de los paquetes de baterías están alcanzando cada vez más sus límites en términos de seguridad, durabilidad y peso del sistema”, explica el AIT. Por este motivo, el proyecto SIERRA pretende desarrollar un pack de baterías excepcionalmente ligero y de alto rendimiento que se validará hasta el nivel de preparación tecnológica 6 (TRL6) para allanar el camino a su futura industrialización. Las innovaciones tecnológicas clave incluyen:
- Modelización multiescala para el diseño compacto y seguro de baterías, así como la simulación del comportamiento térmico y mecánico
- Uso eficiente de los recursos fabricación única de carcasas ligeras multimaterial
- Conceptos de supervisión multinivel (supervisión estructural, cartografía térmica, determinación del estado de carga y del estado de salud) al tiempo que se reduce la complejidad del sistema de gestión de la batería
- Sistemas de refrigeración totalmente integrados y barras conductoras impresas para soportar altas potencias de carga en una amplia ventana de funcionamiento
La integración del paquete de baterías en el conjunto del vehículo también se simulará utilizando un gemelo digital. Además, todo el trabajo de desarrollo sigue el enfoque ‘seguro y sostenible desde el diseño’, incorporando consideraciones de seguridad y sostenibilidad desde el principio. El AIT aporta al consorcio europeo su experiencia en el desarrollo de sistemas de baterías basados en modelos.
“En el proyecto SIERRA, utilizamos métodos basados en la simulación a nivel del paquete de baterías y del vehículo para desarrollar conceptos de baterías ligeras seguras y energéticamente eficientes para el transporte pesado”, explica el Dr. Mirza Popovac, director del proyecto en el AIT. “Esto nos permite validar las decisiones de diseño en una fase temprana y mejorar específicamente el rendimiento de los futuros vehículos comerciales eléctricos”.”
Además de CEA y AIT, en el proyecto participan Verkor, FEV France, Plastic Omnium Clean Energy Systems Research, Rina Consulting, la Asociación Acondicionamiento Tarrasense, la Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste, Gen 2 Carbon, Icomat y el socio asociado FPT Motorenforschung.
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