ZEISS eMobility Solutions

Garantia de Qualidade para materiais de bateria

Insights em relação a materiais de bateria

O sistema de bateria define a experiência de dirigir veículos elétricos mais do que qualquer outro elemento. A densidade de energia das células define a relação potência/peso e a autonomia, e o tempo necessário para carregar precisa estar alinhado com as expectativas do cliente. A bateria geralmente é o componente mais caro em um veículo de nova energia. As matérias-primas dominam o custo das células de bateria, e é por isso que projetar um veículo de energia nova requer equilibrar o desempenho com os custos de material sem comprometer a segurança.

A série ZEISS Industrial Microscopy oferece aos engenheiros de baterias e cientistas de materiais os insights necessários para superar esses desafios.

Material do cátodo NCM 811

Desenvolvimento de receita

Projetar veículos de nova energia visando desempenho e custo começa com a tecnologia da bateria. O desenvolvimento de novos materiais ativos para o cátodo, ânodo e separador é fundamental para melhorar a capacidade, o comportamento de carregamento e a vida útil, controlando custos ao mesmo tempo. Para materiais de ânodo de grafite, a porosidade e a preparação fácil são essenciais para determinar o comportamento de descarga. Embora a adição de silício ao ânodo possa aumentar a densidade de energia, é necessário monitorar e controlar os problemas de vida útil. As soluções de microscopia eletrônica e de raios-X da ZEISS proporcionam os recursos analíticos e de imagem necessários para determinar as propriedades relevantes do material – essenciais para melhorar ainda mais o desempenho e a segurança da bateria.

Controle da cadeia de suprimentos

Para garantir uniformidade e consistência no fornecimento de materiais, é fundamental controlar a qualidade dos produtos recebidos. Os principais problemas no controle da cadeia de suprimentos vão desde a qualificação dos pós de matéria-prima ao controle de qualidade das chapas de alumínio, cobre e separadores. Os microscópios de luz e confocais da ZEISS podem examinar a rugosidade da superfície e a microestrutura das chapas. Os microscópios eletrônicos controlam a composição elementar, distribuições de tamanho de partícula e/ou contaminação de partículas em pós de matérias-primas. É possível investigar baterias completas com microscopia de raios-X para garantir um suprimento uniforme.

Cátodo de folha de cobre para Microscópio de Varredura a Laser (LSM) ZEISS
Mapa de condutividade criado com microscopia eletrônica

Vida útil e efeito de envelhecimento

O desempenho das baterias muda ao longo de sua vida útil e é fundamental entender esses efeitos longitudinais do envelhecimento. Ao microscópio, pode-se observar que a carga e a descarga criam mudanças químicas e estruturais que alteram os materiais do eletrodo. As repetidas dilatações e a contrações da bateria levam à propagação de rachaduras, evolução de espaços vazios, perda de estabilidade mecânica e conectividade elétrica e, portanto, à diminuição da capacidade ou falha da célula. A microscopia eletrônica ZEISS possibilita o mapeamento de propriedades elétricas em microescala, o que viabiliza a criação de um “mapa de condutividade” dos materiais ativos da bateria.