Plásticos fazem seu caso em caixas de bateria

Jun 20, 2023

Estevão Moore | 02 de julho de 2022

À medida que a produção de veículos elétricos (EV) aumenta e o desenvolvimento de infraestruturas de carregamento torna as viagens mais longas mais viáveis, o ônus recai sobre as montadoras de reduzir ainda mais a massa do veículo. Uma das aplicações restantes relativamente inexploradas é o compartimento da bateria. Várias alianças e empresas individuais estão competindo para desenvolver soluções comerciais.

A Lanxess e a Kautex Textron, por exemplo, estão experimentando resinas termoplásticas de fibra longa direta (D-LFT) e poliamida 6 (PA 6) em um estudo de viabilidade. A Aimplas, por sua vez, está desenvolvendo carcaças de bateria estruturais sustentáveis ​​para veículos leves com base em compostos termoplásticos de fibra longa reutilizáveis ​​e recicláveis. Baterias descarregadas podem ser trocadas a quente. Em outros desenvolvimentos, o Vestaro Consortium está adotando uma nova abordagem baseada em compostos leves de moldagem de chapas para carcaças de módulos de bateria de alta tensão.

Também estão sendo feitas incursões em componentes periféricos de baterias EV, com a Lanxess novamente em primeiro plano. Segundo o fornecedor de nylon, o PA 6 e o ​​PA 66 são materiais com propriedades muito semelhantes, mas muitas vezes competem entre si. Recentemente, a situação tensa de preços do PA 66 e sua disponibilidade temporariamente limitada resultaram em sua substituição pelo PA 6, mesmo em aplicações tradicionais. No entanto, novos desenvolvimentos em componentes que normalmente foram feitos a partir do PA 66 agora estão sendo cada vez mais implementados diretamente no PA 6.

Um exemplo atual é a capa para um carregador de bateria de bordo usado em um veículo EV compacto fabricado por um fabricante de automóveis alemão. É composto por Durethan BKV50H3.0 da Lanxess, altamente reforçado com 50% em peso de fibras curtas de vidro. O fabricante do sistema que consiste na tampa e no carregador é Leopold Kostal GmbH & Co. KG (Luedenscheid, Alemanha), um fornecedor global de sistemas automotivos, industriais e elétricos solares, bem como sistemas de conectores elétricos.

Esta aplicação em larga escala destaca o fato de que os compostos PA 6 não precisam necessariamente ser estabilizados por hidrólise para serem usados ​​em aplicações de resfriamento com refrigerantes glicol-água em veículos elétricos. "Presumimos que, no futuro, os produtos de poliamida 6 desse tipo se tornarão muito comuns na produção em massa de coberturas e outros componentes de gerenciamento térmico para veículos elétricos. Esse é especialmente o caso de aplicações como conectores de fluido ou unidades de controle na refrigeração sistema", explica o Dr. Bernhard Helbich, gerente técnico de contas chave na unidade de negócios de materiais de alto desempenho da Lanxess.

Componentes plásticos no circuito de resfriamento de motores de combustão há muito tempo são domínio do PA 66. Isso ocorre porque o termoplástico é altamente resistente a refrigerantes quentes, como misturas de água e glicol. No entanto, os requisitos no gerenciamento térmico de powertrains puramente elétricos estão mudando para temperaturas mais baixas. Para veículos totalmente elétricos, a resistência térmica de longo prazo dos compostos de poliamida 6 às misturas de água e glicol é suficiente para a maioria das peças, mesmo para tempos de tensão significativamente mais longos em alguns casos. Assim, a tampa resiste permanentemente a temperaturas de até 85°C durante a operação do veículo sem problemas e são alcançadas cargas de ruptura de até 10 bar. Testes de longo prazo em amostras também revelaram que as propriedades mecânicas do composto em misturas de água-glicol quase não diminuem. mesmo após 1.500 horas de armazenamento a 110°C e pressão de 1,5 bar. Como resultado, o material atende aos requisitos técnicos de uma grande montadora alemã para componentes refrigerados a água de veículos elétricos.

Com cerca de 29 cm de comprimento e 12 cm de largura, a tampa tem um comprimento de flange considerável. A tampa, juntamente com uma vedação, é aparafusada ao invólucro de alumínio do carregador. A alta resistência e rigidez mostradas pelo composto PA 6 garantem que a tampa atenda aos rígidos requisitos de estanqueidade. Helbich comenta: "Para esse fim, otimizamos as propriedades dos componentes mecânicos em estreita colaboração com a Kostal e, ao simular o preenchimento, determinamos como os valores mínimos de encolhimento e empenamento podem ser alcançados no processamento de moldagem por injeção."