A Universidade de Aveiro (UA) participa num projeto europeu para desenvolver sensores em fibra ótica para baterias de ião-lítio de veículos elétricos.

De nome INSTABAT – “Innovative physical/virtual sensor platform for battery cell”, o projeto é financiado pela Comissão Europeia através do programa Horizonte 2020, já começou e conta com membros do i3N – Instituto de Nanoestruturas, Nanomodelação e Nanofabricação na sua equipa.

O projeto INSTABAT (https://cordis.europa.eu/project/id/955930) recebeu um financiamento de aproximadamente quatro milhões de euros e é coordenado pelo CEA, França, contando ainda com a participação de outros centros de investigação como o CNRS e INSA, em França, e parceiros empresariais, tais como a BMW, e Infineon Technologies, ambos na Alemanha, Faurecia (França) e VARTA (Áustria).

O projeto é parte integrante do roteiro Battery2030+, iniciativa de pesquisa europeia em grande escala e longo prazo para chegar às baterias sustentáveis do futuro.

Partindo do princípio de que o maior uso de baterias na indústria automóvel requer melhorias na sua segurança e na trilogia: qualidade, confiabilidade e vida (trilogia designada, em inglês, QRL – “quality, reliability and life”) das baterias, o projeto INSTABAT, visa monitorizar, em tempo real e em funcionamento, parâmetros essenciais de uma célula de bateria de ião-lítio, fornecendo com maior precisão os estados de certos indicadores, tais como, carga, capacidade, potência, energia e segurança, permitindo assim melhorar a sua performance e a trilogia QRL.

O projeto procura uma solução de tecnologias e funcionalidades integradas de monitorização inteligente.

Esta solução monitorizará de forma fiável parâmetros-chave, articulando a evolução desses parâmetros com os fenómenos de degradação físico-químicos que ocorrem no núcleo das células das baterias, melhorando o seu desempenho funcional, autonomia e segurança.

Prevista prova de conceito

Para atingir esse objetivo, o projeto INSTABAT desenvolverá uma prova de conceito de tecnologias e funcionalidades de sensores inteligentes, integrada numa célula de bateria e capaz de:

- Desempenhar de forma confiável uma monitorização operacional (resolvido no tempo e no espaço) de parâmetros-chave (temperatura e fluxo de calor; pressão; deformação; concentração e distribuição de iões de lítio; concentração de CO2; impedância "absoluta", potencial e polarização) por meio de: (i) quatro sensores físicos incorporados (sensores em fibra ótica e de luminescência, elétrodos de referência e  foto-acústicos), (ii) dois sensores virtuais (baseados em modelos eletroquímicos e termicamente reduzidos);

- Correlacionar a evolução desses parâmetros com os fenómenos de degradação físico-químicos que ocorrem no interior das células das baterias;

- Melhorar o desempenho funcional da bateria e segurança, através de algoritmos BMS aperfeiçoados, que fornecem indicadores de maior precisão em tempo real (levando em consideração os parâmetros medidos e estimados).

Assim, será criada uma prova de conceito através do desenvolvimento de uma plataforma multisensor, para aplicações em veículos elétricos (reduzindo o envelhecimento, melhorando as margens de segurança e autonomia, desencadeando a autorregeneração e facilitando o uso como segunda vida). Além disso, concluir-se-á um estudo de viabilidade técnico-económica (fabrico e adaptabilidade a outras tecnologias celulares).

A equipa da UA (na foto) é constituída pelos investigadores Micael Nascimento, Carlos Marques, João de Lemos Pinto, do laboratório associado i3N, grupo Nanofotónica e Optoeletrónica, do Departamento de Física, tendo ainda como gestora de projeto, Luísa Sal.

O projeto INSTABAT faz parte do roteiro Battery2030+, iniciativa de pesquisa europeia em grande escala e longo prazo que tem como meta as baterias sustentáveis do futuro, fornecendo à indústria europeia tecnologias inovadoras e uma vantagem mais competitiva em toda a cadeia de valor das baterias, permitindo que a Europa atinja os objetivos de uma sociedade neutra para o clima, tal como previsto no European Green Deal.

Texto e foto: UA