NEW SCIENCE
ENERGIA SUSTENTÁVEL
BATERIAS DE
ÍON-LÍTIO
• APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
• TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
• NORMAS AVANÇADAS PARA
• EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
EDIÇÃO II DA REVISTA
UL.COM/NEWSCIENCE-BRAZIL
NOVOS DESAFIOS
BUSQUE A NEW SCIENCE
O progresso é uma força transformadora que não pode ser contida.
As novas tecnologias, os avanços de produtos e a globalização estão
chegando todos ao mesmo tempo em um ritmo acelerado. A inovação
nos torna mais eficientes, mais produtivos e mais conectados. Porém,
existe um custo, e esse custo é o risco. Para ajudar a reduzir os riscos
emergentes, a UL está desenvolvendo a New Science. Através de
descobertas, metodologias e equipamentos de teste, procedimentos,
software e normas fundamentais, a UL está criando novas e importantes
maneiras de tornar o mundo mais seguro.
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
2
ENERGIA SUSTENTÁVEL
PANORAMA DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
A nossa revista sobre baterias de íon-lítio abrange quatro temas importantes que demonstram
como a UL está trabalhando para melhorar a segurança destas baterias. A Análise da árvore de
falhas (FTA, Fault Tree Analysis) é o fundamento com o qual abordamos a segurança das baterias
de íon-lítio identificando e compreendendo as causas raiz das falhas. Descobrimos que uma
das principais causas de falha é um curto-circuito interno (ISC, Internal Short Circuit). Por isso,
desenvolvemos uma maneira simples e repetível para induzir o ISC. O teste de ISC induzido por
indentação nos permite estudar os comportamentos das baterias quando ocorre um ISC. Esta
pesquisa e outras relacionadas nos forneceram as ideias que temos utilizado para atualizar as
normas existentes e criar novas normas a fim de abordar as mais recentes aplicações das baterias
de íon-lítio. Por fim, uma nova área de preocupação potencial é a dos efeitos do envelhecimento,
na qual estamos concentrados, dada a tendência às aplicações de maior duração das baterias e às
aplicações de reutilização para as baterias de íon-lítio.
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE
ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS, PÁG. 4
TESTE DE ISC INDUZIDO
POR INDENTAÇÃO, PÁG. 9
NORMAS AVANÇADAS PARA
BATERIAS DE ÍON-LÍTIO,
PÁG. 15
EFEITOS DO ENVELHECIMENTO
DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
PÁG. 21
Uma metodologia exclusiva aplicada pela UL para mostrar como os
possíveis defeitos podem criar operações inseguras para uma célula de
íon-lítio.
Um método de teste inovador que foi desenvolvido para ajudar a
compreender a possível gravidade de curtos-circuitos internos (ISCs).
Atualizações nas normas de segurança que abrangem uma variedade
de aplicações e usos das baterias de íon-lítio de formato pequeno e
grande.
Uma série de resultados de testes que demonstram o impacto e as
implicações do envelhecimento sobre o desempenho da segurança das
baterias de íon-lítio de formato pequeno.
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
3
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
4
POR QUE A ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS É IMPORTANTE?
Vários incidentes de incêndio, explosão e recolhimento de produtos altamente
divulgados têm levantado preocupações sobre a segurança global das baterias de
íon-lítio. Há uma necessidade urgente de entender as causas raiz desses incidentes e
promover a cooperação aberta entre as organizações de pesquisa governamentais, os
fabricantes de células, os interessados em segurança e as organizações de normas para
desenvolver as atualizações baseadas em consenso com as normas de segurança. A
aplicação inovadora da UL da metodologia de Análise da Árvore de Falhas (FTA, Fault Tree
Analysis) aumenta nossa capacidade de identificar e catalogar as causas de falhas da
bateria e envolver diversas organizações no diálogo para ajudar a melhorar a segurança
das baterias.
There is an urgent need to
understand the root causes of
lithium-ion battery failures.
CONTEXTO
As baterias de íon-lítio são populares porque têm várias vantagens em relação a
tecnologias concorrentes: elas geralmente têm uma densidade de energia — a
quantidade de energia que podem armazenar por quilograma de bateria — muito
maior.1 Essas baterias mantêm sua carga, perdendo cerca de 5% dela por mês, em
comparação com uma perda de 20% por mês das baterias NiMH,2 e não têm o efeito
de memória de outras baterias. Isso significa que as baterias de íon-lítio não precisam
ser totalmente descarregadas antes da recarga.3 Essas baterias também podem durar
por centenas de ciclos de carga/descarga. 4
As baterias de íon-lítio, no entanto, não são perfeitas. Houve vários incidentes de
falha que levaram a um intenso escrutínio governamental dessas baterias.5 Esses
desenvolvimentos realçam a necessidade urgente de se compreender as causas e
os riscos de segurança associados com ISCs em células de íon-lítio e de atualizar as
normas de segurança.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
5
O QUE FEZ A UL?
Dada a importância das baterias de íon-lítio para tantas aplicações — de produtos
eletrônicos de consumo ao transporte e ao armazenamento estacionário de energia
para as empresas de fornecimento de energia —, a UL vem realizando uma ampla
gama de pesquisas sobre diferentes tipos de substâncias químicas e formatos das
baterias de íon-lítio. Especificamente, estamos supervisionando uma variedade de
análises não destrutivas de baterias de íon-lítio a fim de entender os elementos
estruturais e a impedância realizando testes de abuso para examinar o desempenho
das baterias nas “piores condições” e verificando o material de análise para entender
melhor como os diferentes componentes e materiais das baterias de íon-lítio reagem
sob várias condições.6 A UL também está envolvida ativamente na análise de pesquisas disponíveis ao
público sobre baterias de íon-lítio, o que mostra uma forte ênfase na compreensão
e na mitigação dos modos de falha das células envolvendo curtos-circuitos internos
(ISCs).7 Embora apenas breves relatos de falhas de campo estejam disponíveis, certa
quantidade desses perceberam a presença de defeitos de fabricação que levaram a ISCs
dentro da célula.8 A UL aplicou a metodologia de Análise da Árvore de Falhas com os
resultados de sua pesquisa de segurança das baterias e com as informações de campo
para traduzi-las a um formato acessível, lógico e que identifique as causas raiz e as
imediatas de falhas das baterias de íon-lítio.
A Análise da Árvore de Falhas é uma técnica analítica lógica e simbólica na qual um
evento indesejado é definido – no caso, um incidente de falha de uma bateria de íonlítio. O evento é resolvido por meio da pesquisa de suas causas imediatas. A resolução
de eventos continua até que as causas sejam identificadas em nível adequado. Um
diagrama lógico chamado de árvore de falhas é uma construção que mostra as relações
lógicas dos eventos.9
A Análise da Árvore de Falhas é uma abordagem disciplinada que fornece uma
estrutura para o rigoroso exame de um evento de falha (por exemplo, um incidente de
falha da bateria). Ao empregar essa metodologia, a UL mostra explicitamente todas as
diferentes relações que são necessárias para resultar em uma falha da bateria e obtém
uma compreensão profunda da lógica e das causas raiz do incidente.10
A Análise da Árvore de Falhas foi desenvolvida para entender as possíveis causas de
falhas de células de íon-lítio com foco em incidentes envolvendo incêndio e explosão. A análise aqui apresentada é apenas para fins de demonstração. Devido a isso, ela capta os principais pontos, e não é desenvolvida com detalhamento intenso.
Realizamos análises muito mais detalhadas dependendo do produto específico e das
condições de falha.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
6
Análise da Árvore de Falhas de uma célula de íon-lítio que se tornou insegura11
Célula de íon-lítio
1
2
Operação insegura
Vazamento de eletrólitos
Gases tóxicos
Deflagração de substâncias
voláteis exaladas
Incapacidade de operar o
dispositivo de forma segura
Incêndio/Explosão
Energia insuficiente ou ausente
Contato com
superfícies quentes
Substâncias voláteis
exaladas da célula
Ar do ambiente
(ou oxigênio liberado)
Fonte de ignição
interna
Combustível
Ar
Refrigeração inadequada
3
Fonte de calor localizada
Estado de carga suficiente
Reações exotérmicas
Curto-circuito interno
ECS
Reação autossustentável
Reação autossustentável
Mais energética
4
Quatro tipos diferentes de ISC
Anode to Al Film
Violação do separador de
partículas (dano por objeto
desconhecido)
Separador danificado devido
a forças externas
Força externa
Defeito de fabricação
Esta árvore de falhas específica retrata as seguintes relações e lógica de
eventos causais:
•Um estado suficiente de carga da célula (energia armazenada)
•Reações exotérmicas
1. O evento principal é a operação insegura da célula de íon-lítio.
•Alguns exemplos possíveis são um vazamento de eletrólitos, o que
pode liberar gases tóxicos, ou a deflagração de voláteis exalados, o
que poderia provocar um incêndio/explosão ou uma incapacidade
de operar o dispositivo de segurança crítico que é alimentado por
uma bateria de íon-lítio.
2. Olhando especificamente para o risco de deflagração de voláteis
exalados, são listados três eventos básicos que devem acontecer em
conjunto para que uma detonação ocorra:
•Fonte de ignição: contato dos produtos voláteis com uma
superfície quente (ou possivelmente as substâncias voláteis já
estejam a uma temperatura alta)
•Fonte do combustível: voláteis exalados pela célula
• Ar ambiente: oxigênio necessário para facilitar a combustão (dentro
dos limites de inflamabilidade)
3. Em seguida, após os voláteis exalados a partir do evento da célula
terem sido examinados, quatro eventos causais são identificados,
todos eles devendo ocorrer para que as substâncias voláteis sejam
exaladas a partir da célula:
•Um ISC que proporcione uma via para o fluxo de carga que conduza
a uma fonte de calor localizada
•Refrigeração inadequada para fornecer dissipação suficiente de calor
Quando há um ISC com estado suficiente de carga, o fluxo de carga resulta na geração de calor localizado. Isso aquecerá a célula no local e possivelmente ativará reações exotérmicas entre os materiais ativos no interior da célula. Se houver dissipação de calor insuficiente, então o calor gerado pelas reações exotérmicas dentro da célula realimentará os materiais remanescentes que não tenham reagido, dando sequência à acumulação de calor.
4.Existem quatro tipos diferentes de ISC. Essa árvore de falhas se
concentra no tipo mais energético, do ânodo para o filme de alumínio
(Al) — a UL também aplica a Análise da Árvore de Falhas aos outros
tipos de ISC —, e identifica duas possíveis causas desse tipo de ISC:
• Uma violação do separador, por dano causado por uma partícula ou
um objeto estranho, causada por um defeito de fabricação.
•Um separador danificado devido a forças externas.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
7
Nossa Análise da Árvore de Falhas combina os resultados de vários estudos de
pesquisa acessíveis ao público e representa graficamente as causas e as relações entre
os eventos que levam logicamente de um defeito de fabricação ou danos causados por
uma força externa ao funcionamento de risco de uma célula de íon-lítio.
IMPACTO
A UL está constantemente procurando melhorar a segurança das baterias de íonlítio. Isso requer uma abordagem sistemática, uma compreensão aprofundada dos
incidentes de campo das baterias de íon-lítio e um esforço concentrado na pesquisa e
no desenvolvimento de normas para lidar com as causas desses incidentes. A aplicação
inovadora da Análise da Árvore de Falhas nas falhas das baterias de íon-lítio representa
a nova ciência que surge para adicionar uma dimensão extra de rigor à abordagem da
UL. Isso fornece um registro transparente e detalhado da análise sobre as causas de
falhas de bateria, o que torna a Análise da Árvore de Falhas uma ferramenta eficaz para a comunicação e a construção de um consenso, tanto na própria UL quanto com
nossos vários parceiros de pesquisa e interessados em segurança. A Análise da Árvore
de Falhas também nos ajuda a identificar quais novas pesquisas são indicadas para a
exploração e a validação de novas causas potenciais de falhas de bateria, como sugerido
por outros resultados de pesquisa ou incidentes de campo. A Análise da Árvore de
Falhas é fundamental para a forma como a UL ajuda a garantir a segurança das baterias
de íon-lítio.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
8
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
9
POR QUE O TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO É IMPORTANTE?
Impulsionadas em grande parte por suas vidas de ciclo longo, taxas de autodescarga
baixas e altas densidades de energia/potência12, as baterias de íon-lítio estão se
tornando uma importante tecnologia de energia sustentável. Ao considerar incidentes
relatados envolvendo baterias de íon-lítio, muitos citam curtos-circuitos internos
(ISCs) como uma possível causa intermediária para o superaquecimento da célula.
Apesar de existirem outros métodos de teste para a simulação de ISCs em células
de íon-lítio, o teste de ISC induzido por indentação foi desenvolvido com base em
princípios de melhores práticas a fim de fornecer um método prático e simples que é
suficientemente adequado às normas de segurança da bateria. Esse teste dá à UL a
capacidade de simular o comportamento de uma célula de íon-lítio quando submetida
a uma condição de ISC, o que ajuda a mitigar os riscos de ISC e apoiar a comercialização
segura de baterias de íon-lítio.
A UL desenvolveu o teste de
ISC induzido por indentação
para fornecer um método
prático e simples para simular
ISCs em células de íon-lítio.
CONTEXTO
As características de desempenho das baterias de íon-lítio, juntamente com a redução
prevista de 1/3 de seus custos até 201713, irão tornar essas baterias cada vez mais
populares em uma ampla gama de aplicações. Por exemplo, as baterias de íon-lítio
agora compõem mais de 95% das baterias de telefones celulares em todo o mundo.14
Também são usadas em uma variedade de dispositivos elétricos e eletrônicos
de consumo (por exemplo, computadores portáteis, tablets e câmeras digitais),
dispositivos médicos (por exemplo, monitores, instrumentos cirúrgicos portáteis
e equipamentos de diagnóstico portátil), equipamentos industriais (por exemplo,
ferramentas elétricas sem fios, sistemas de segurança sem fio e equipamentos
eletrônicos portáteis usados ao ar livre), aplicações automotivas (por exemplo, veículos
elétricos), aplicações aeroespaciais (por exemplo, aeronaves e naves espaciais) e de
energia (por exemplo, armazenamento de eletricidade conectada à rede).15
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
10
Embora as baterias de íon-lítio sejam projetadas com salvaguardas passivas integradas
e salvaguardas ativas em projetos de embalagem, elas vêm sendo relacionadas a
incidentes envolvendo superaquecimento e incêndio que, embora muito raros, têm
colocado essas baterias no centro das atenções do público.16 Em muitos casos, as falhas
da bateria estavam ligadas a ISCs que levaram à fuga térmica, resultando na liberação
de energia em forma de explosão juntamente com o incêndio. Esses incidentes
constituíram um estímulo para a pesquisa que buscou compreender as causas das
falhas de baterias de íon-lítio e orientar projetos de células de bateria mais seguros. O
número de baterias de íon-lítio em uso, a complexidade das células dessas baterias e as
inúmeras condições de uso fazem do projeto de células seguro e do desenvolvimento
de testes para as normas de segurança de baterias uma tarefa extremamente
desafiadora.17 Esses desafios ressaltam a necessidade de um método de simulação de ISCs confiável que ajude a melhorar a segurança do produto,
garantindo que as normas de segurança de baterias baseadas em consenso
efetivamente acomodem o estado, em contínua mudança, de projetos e aplicações de
células de íon-lítio.
O QUE FEZ A UL?
A UL investiu recursos de pesquisa e colaborou com outras organizações com o
objetivo de desenvolver uma metodologia de teste confiável e repetível que atendesse
a dois critérios fundamentais. Primeiro, o teste necessitava ser capaz de gerar um
ISC localizado dentro de uma célula fechada, o que simularia condições semelhantes
àquelas encontradas nas falhas de campo das baterias de íon-lítio. Em segundo lugar, o
novo teste necessitava ser aceitável para as normas de segurança de baterias.
Nossa pesquisa resultou no desenvolvimento de um teste inovador de indução de ISC
por indentação. Depois de demonstrar o potencial desse método de teste, fizemos uma
parceria com a NASA e com os laboratórios Oak Ridge National Laboratories (ORNL)
para desenvolver ainda mais a abordagem do teste. A NASA já tinha seu próprio método
de teste de ISC, mas, vendo os avanços feitos no método de teste da UL, aprovou e
aperfeiçoou a abordagem de ISC induzido por indentação. Esse método é agora parte do
processo de qualificação de baterias da NASA para aplicações espaciais. Em seguida, a
UL colaborou com os laboratórios ORNL para estender a configuração do teste de modo
a cobrir uma variedade de fatores de forma.
O teste de ISC induzido por indentação é apropriado para células cilíndricas e outros
fatores de forma, como células em bolsa e prismáticas, com algumas variações de
configuração. Na configuração do teste, a célula é colocada em um suporte que
impede sua rotação ou translação. Um indentador de perfil suave prensa o invólucro
da célula por cima a uma velocidade constante (de 0,01 a 0,1 mm/s). As medições do
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
11
teste incluem a temperatura da superfície do invólucro em um ponto próximo ao
local de indentação, a distância percorrida pelo indentador (quantidade de deflexão
do invólucro da célula), a força aplicada pelo indentador e a tensão em circuito
aberto. As células podem estar em diferentes estados de carga (EDC) ou estágios
de envelhecimento. Toda a configuração é colocada em uma câmara que permite o
controle da temperatura ambiente.18
À medida que o indentador é pressionado contra o invólucro, as camadas de separação,
do ânodo e do cátodo imediatamente abaixo da região de indentação são deformadas
devido à curvatura localizada elevada (Figura 1). A alta tensão/deformação resultante
leva a uma falha mecânica do separador (com a falha do invólucro), permitindo o
contato direto entre os eletrodos a uma distância de apenas algumas camadas abaixo
da superfície do invólucro (Figura 2).
Figura 1 Imagens de tomografia
computadorizada de células de
íon-lítio cilíndricas antes do teste
(à esquerda) e uma imagem única
da tomografia computadorizada
da célula após a indentação (à
direita)
Figura 2 Imagem de tomografia
computadorizada da célula
mostrando a quebra das camadas
diretamente abaixo da região de
indentação
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
12
700
4.5
600
3.5
500
3
Deslocamento
2.5
400
TCA
2
Temperatura
300
1.5
Temperatura (°C)
TCA (volts)/Deslocamento (mm)
4
200
1
100
.5
0
0
0
20
40
60
80
100
Figure 3 Measurements taken
during the indentation test
for a cell that is undergoing
thermal runaway
Tempo (s)
Figure 4 Picture of cells
experiencing thermal runaway
(left) and one example of explosive
failure of lithium-ion cell during
indentation test (right)
O efeito da falha do separador é uma via alternativa repentina para o fluxo de carga e
uma subsequente queda na tensão de circuito aberto (TCA) (Figura 3). Para algumas
células, segundos após uma medição da queda de tensão de circuito aberto (100 mV),
há um rápido aumento da temperatura da superfície da célula (de até 700 °C), com um
resultado que envolve a liberação explosiva de gás e a geração de chamas (Figura 4).19
O risco é tipicamente medido em termos da gravidade da insuficiência multiplicada
pela probabilidade de falha. Ao forçar uma falha, o teste de ISC induzido por indentação
está, basicamente, medindo a gravidade da insuficiência da célula. Como mencionado
acima, a NASA usa essa técnica em sua verificação de baterias recarregáveis comerciais
prontas para uso (COTS, Commercial Off-The-Shelf) para aplicações espaciais. As células
que não têm um bom desempenho sob esse tipo de teste são, então, submetidas
a um cronograma secundário de testes mais rigoroso para ajudar a estabelecer a
probabilidade de falha das células com o ISC.20
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
13
Hoje, a UL está desenvolvendo testes e normas para aplicações que envolvam a
segurança da célula através de um sistema de segurança de baterias. O foco está no
refinamento das normas de baterias de íon-lítio de formato grande (UL 2580 para
veículos elétricos, UL 2271 para veículos elétricos leves e UL 1973 para aplicações em
veículos leves sobre trilhos e estacionárias – para obter mais informações, consulte o
terceiro artigo nesta revista, “Normas avançadas para baterias de íon-lítio”), na revisão
dos requisitos de células para abordar aplicações específicas, na verificação das regiões
de operação das células, na garantia de que os sistemas de bateria mantenham regiões
de operação de célula seguras e na exploração da análise dos efeitos do modo de falha
do sistema (FMEA) e da segurança.21
IMPACTO
A pesquisa da UL, juntamente com colaborações com laboratórios de pesquisa de
segurança de baterias conhecidos, resultou no desenvolvimento do teste de ISC
induzido por indentação. Essa abordagem de teste é uma candidata promissora para
ser, provavelmente, o teste de triagem das normas de segurança de baterias. Até o
momento, a análise dos resultados obtidos com as células submetidas ao teste de
ISC induzido por indentação mostra uma correlação entre o desempenho do teste
(gravidade observada da falha) e uma variedade de parâmetros da célula, incluindo
densidade de energia, estabilidade térmica dos materiais ativos e química da célula.22
Com recolhimentos e outras questões de segurança relacionadas a baterias de íonlítio sendo ainda partes das manchetes, há uma necessidade premente para o tipo
de diálogo aberto e cooperativo entre a UL e outras partes interessadas que estão
envolvidas em compartilhar informações sobre os modos de falha de células de íon-lítio
e para ajudar a desenvolver e refinar os testes de ISC a normas de segurança baseadas
em consenso.23 Estamos comprometidos com a evolução das normas a fim de ajudar a
impulsionar o uso seguro de baterias de íon-lítio, bem como o de suas aplicações para
expandir mais e mais os produtos e o setor. Sendo a principal organização para testes
de segurança de baterias de íon-lítio, a UL está focada em toda a gama de produtos
químicos e projetos de bateria, incluindo os diferentes materiais, a caracterização em
nível de componente ao nível da célula e os sistemas de baterias altamente integrados.
Continuaremos a dedicar recursos significativos para a pesquisa de segurança de
baterias, a melhorar ativamente as normas existentes e a desenvolver novas.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
14
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
15
POR QUE AS NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
SÃO IMPORTANTES?
O uso de baterias de íon-lítio está aumentando, com o mercado devendo dobrar
no mundo inteiro até 2016.24 Com novos usos e riscos de segurança potenciais,
é importante atualizar as normas existentes e criar novas à medida que nossa
informação e nosso conhecimento aumentam. Dessa forma, podemos maximizar
a segurança das baterias de íon-lítio, bem como salvaguardar a adoção de novas
aplicações e usos dessas baterias.
CONTEXT
Nos últimos anos, houve relatos de falhas de campo envolvendo baterias de íon-lítio.
Esses vão desde falhas, em 2006, de laptops alimentados por baterias de íon-lítio a
incêndios de aviões de carga envolvendo o transporte em massa de células de íonlítio.25 Desde março de 2012, a Comissão de Segurança de Produtos para o Consumo
documentou 467 incidentes relatados que identificaram as células de íon-lítio como
o tipo de bateria envolvido; 353 desses incidentes envolveram incêndio/riscos de
incêndio.26 Além disso, em 2013, houve dois incidentes relatados relacionados a baterias
de íon-lítio empregadas na aeronave Boeing 787, em que chamas foram vistas vindas
da bateria de uma unidade auxiliar de potência (UAP) e/ou odores estranhos foram
detectados na cabine de passageiros ou na dos pilotos.27
Perigos relacionados a
baterias de íon-lítio incluem
incêndio, explosão, choque
elétrico e exposição a
materiais perigosos.
Perigos relacionados a baterias de íon-lítio incluem incêndio, explosão, choque elétrico
e exposição perigosa a materiais (gases tóxicos exalados, vazamento de eletrólitos).
Com o mercado de veículos elétricos crescendo de forma intensa, a capacidade mundial
de baterias de íon-lítio para esse modo de transporte multiplicará em dez vezes até
2020.28 A UL, juntamente com várias outras partes interessadas do setor, incluindo
fabricantes e associações, vem priorizando a atualização das normas existentes e o
avanço na criação de novas normas.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
16
O QUE FEZ A UL?
As normas de hoje
A UL 1642 cobre as células de íon-lítio secundárias (recarregáveis) e as baterias e as
células primárias (não recarregáveis). As células de lítio primárias têm lítio metálico ou
ânodos de liga de lítio. As células de íon-lítio não contêm lítio metálico e, normalmente,
têm grafite litiado no eletrodo negativo e fosfato ou um óxido de metal de lítio no
eletrodo positivo. As baterias podem consistir de apenas uma célula ou de duas ou
mais células ligadas em série ou em paralelo – com ou sem proteção e circuitos de
controle. A UL 1642 inclui os seguintes testes: curto-circuito, carga anormal, descarga
forçada, vibração, choque, esmagamento, impacto da célula, ciclagem de temperatura,
aquecimento, simulação de altitude e exposição a fogo/projétil.
Normas de segurança da bateria29
TESTE
CERTIFICAÇÃO
UL
2054
UL
1642
UL
UL
SUBJECT 2580
2271
UL
1973
IEC
62133
AUTODECLARAÇÃO
IEC
NEMA SAE
62281* c18.2
J2929
M, Pt2
NU,
parte
III, S
38.3
IEEE
1625*
IEEE
1725*
JIS
SBA
C8714* S1101*
Curto-circuito
externo
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Carga anormal e
sobrecarga
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Descarga e
sobrecarga
forçadas
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Esmagamento
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Impacto
x
x
x
Choque
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Vibração
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Aquecimento
x
Ciclagem de
temperatura
x
Baixa pressão
x
Projétil e fogo
externo
x
Queda
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Taxa baixa
contínua de
carregamento
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Teste de
aquecimento
do invólucro
moldado
x
Resistência de
isolamento
Teste de curtocircuito interno
ou de fogo
interno
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Em
andamento
x
x
x
x
x
x
x
x
x
*Observação: essas são normas relativas à certificação.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
17
A UL 2054 abrange as células secundárias (recarregáveis) e as primárias (não
recarregáveis), cuja química inclui níquel (Ni-Cad, Ni-MH), alcalinos, carbono e zinco,
além de ácido e chumbo, para aplicações portáteis. Abrange também conjuntos de
baterias para aplicações portáteis e para todos os tipos de células, incluindo as de íonlítio e as de lítio primárias. A UL 2054 inclui curto-circuito, carga anormal, sobrecarga
abusiva, descarga forçada, fonte de alimentação limitada, temperatura do componente
do invólucro da bateria, temperatura da superfície da bateria, força constante de 250
N, alívio do estresse pelo mofo e impacto por queda. A UL 2054 também exige que as
células de íon-lítio cumpram com a UL 1642.30
O que está mudando
Em nível celular, a UL está trabalhando no desenvolvimento de um novo método
de teste de curto-circuito interno (ISC) para as células de íon-lítio para a inclusão
na norma de segurança UL 1642 a baterias de lítio. O teste, referido como um “teste
induzido de curto-circuito interno por indentação” (IIISC):
•
Provoca uma ISC criando um pequeno defeito localizado no separador da célula (limitado apenas à camada superficial do eletrodo)
•
Induz a falha da célula para células cilíndricas, prismáticas e de formato de bolsa
•
É sensível a alterações de modelo que afetam o desempenho da segurança da célula
•
É um método adequado para os testes das normas31
Em nível celular, a UL
está trabalhando no
desenvolvimento de um novo
método de teste de curto-
circuito interno (ISC) para a
inclusão na UL 1642.
Há também melhorias para critérios de produtos e requisitos de qualidade em
andamento.32 Em nível celular, a UL 1642 agora inclui os requisitos de parâmetros de
região segura de operação de células para as células de íon-lítio, e a UL 2054 agora
inclui requisitos a fim de que a bateria mantenha as células dentro dos parâmetros de
região segura de operação da célula.
Há também uma maior atenção aos desafios de projetos para aplicações específicas, às
condições de abuso e às melhorias ao processo de certificação.33
Normas com o foco nos formatos grandes
Além das atualizações para a UL 1642 e a UL 2054, a UL está trabalhando em normas
focadas nos formatos grandes, incluindo a UL 2271 e as revisões da UL 2580 e da UL
1973, dadas as crescentes necessidades do mercado global. Quando a UL 2271 for
publicada, as três serão as normas do American National Standards Institute (ANSI).
A UL 2580 abrange a segurança (choque elétrico, riscos mecânicos e liberação de
produtos tóxicos e combustíveis) de unidades de armazenamento de energia elétrica
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
18
(EESAs, Electrical Energy Storage Assemblies) para veículos de estrada e fora de estrada
industriais. A norma não é específica de determinados produtos químicos e inclui
baterias, capacitores eletroquímicos, e combinações híbridas de baterias e capacitores
eletroquímicos. A norma também inclui requisitos de segurança para as células e os
capacitores eletroquímicos utilizados nas unidades de armazenamento de energia
elétrica.
Uma análise de segurança das unidades de armazenamento de energia elétrica, como
a do modo de falha e análise de efeitos (FMEA, Failure Mode and Effects Analysis), é
necessária, bem como requisitos e testes específicos de construção, incluindo testes
mecânicos, ambientais, elétricos e de produção.34
O programa de teste da UL 2580 inclui testes de curto-circuito, sobrecarga,
sobredescarga, resistência à umidade e ao isolamento, falha de controle térmico,
ciclagem de temperatura, queda, resistência à vibração, choque mecânico, rotação,
esmagamento, imersão, exposição ao fogo, à temperatura e à carga desequilibrada.35
A UL 2271 abrange baterias, capacitores eletroquímicos e unidades de armazenamento
de energia elétrica híbridos para uso em veículos elétricos leves (LEVs, Light Electric
Vehicles). Caminhões industriais para tarefas pesadas estão fora do escopo dessa
norma (seus conjuntos de armazenamento de energia elétrica são cobertos pela UL
2580, acima). Os critérios de construção são semelhantes aos da UL 2580, com algumas
exceções, tais como:
•
Índice térmico relativo (RTI, Relative Thermal Index) mínimo do invólucro de 80 °C
•
Acessibilidade IP3X (como ferramenta, já que é possível a maior exposição a essas unidades de armazenamento de energia elétrica em comparação com os tipos da UL 2580)
•
A bateria deve ter maior capacidade de remoção por parte do usuário para o carregamento ou a substituição e deve ter alças
•
Os critérios para as células são os mesmos propostos para a UL 2580
Para todas essas normas, a UL
está incluindo os requisitos de
segurança de células a fim de
tratar de uma variedade de
necessidades emergentes.
O programa de teste para a UL 2271 tem algumas diferenças com relação à UL 2580
devido às aplicações, e elas incluem o seguinte:36 testes de curto-circuito, sobrecarga,
sobredescarga, resistência à umidade e ao isolamento, falha do controle térmico,
ciclagem de temperatura, vibração, queda, choque mecânico, rotação, esmagamento,
imersão, temperatura e de carga desequilibrada.37
UL 1973 covers electric energy storage systems (EESSs) for stationary applications such
as photovoltaic (PV), wind turbine storage or uninterruptable power supply (UPS)
applications. UL 1973 also covers EESSs for use in light electric rail (LER) applications and
stationary rail applications. As with UL 2580 and UL 2271, UL 1973 includes construction
criteria and tests.38
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
19
Atualizações para as normas de segurança das baterias de íon-lítio
NORMA/
ESCOPO
O QUE ESTÁ
MUDANDO
AMBIENTE
REGULATÓRIO
UL 1642
Novo método de teste de curto-circuito interno (ISC) em
desenvolvimento
Voluntário
Células de lítio primárias
e secundárias
Melhorias contínuas aos critérios de produtos e requisitos de
certificação
Requisitos de parâmetros de região de operação segura para células de
bateria de íon-lítio
UL 2054
Requisitos dos invólucros das baterias para que mantenham as células
dentro dos parâmetros de região de operação segura das células
Voluntário
UL 2580
Revisão dos requisitos de células para lidar com aplicações específicas
Voluntário
(NFPA 505)
Baterias comerciais e
domésticas, incluindo
baterias de lítio e
aplicações portáteis
Unidades de
armazenamento de
energia elétrica para
veículos de estrada e fora
de estrada industriais
UL 2271
Unidades de
armazenamento de
energia elétrica para
aplicações de veículos
elétricos leves (LEV)
UL 1973
Unidades de
armazenamento de
energia elétrica para
aplicações estacionárias
e de veículos elétricos
leves sobre trilho
Verificação da região de operação da célula
Garantia de que o sistema mantém a região de operação da célula
Modo de falha do sistema e análise de efeitos/segurança funcional
Melhorias contínuas dos protocolos de teste
Revisão dos requisitos de células para lidar com aplicações específicas
Voluntário
Verificação da região de operação da célula
Garantia de que o sistema mantém a região de operação da célula
Modo de falha do sistema e análise de efeitos/segurança funcional
Melhorias contínuas dos protocolos de teste
Revisão dos requisitos de células para lidar com aplicações específicas
Verificação da região de operação da célula
Garantia de que o sistema mantém a região de operação da célula
Voluntário,
NEC e de outros
códigos de
instalação
Modo de falha do sistema e análise de efeitos/segurança funcional
Melhorias contínuas dos protocolos de teste
A UL 1973 inclui testes de curto-circuito, sobrecarga, sobredescarga, carga
desequilibrada, resistência à tensão dielétrica, continuidade, temperatura, falha do
sistema de estabilidade térmica, ciclagem de temperatura, resistência à vibração,
choque, queda, do invólucro, exposição à água e ao fogo externo e interno.39
Por todas as normas acima, a UL está incluindo os requisitos de segurança de células
para tratar de aplicações específicas, verificar as regiões de operação da célula, ajudar a
garantir que os sistemas mantenham a região de operação da célula, exigir um modo de
falha e análise de efeitos de sistema e, se necessário, avaliar a segurança funcional. 40
IMPACTO
A UL continua a avançar na segurança através do desenvolvimento de atualizações
para as normas existentes e da criação de novas normas quando a informação, a
pesquisa e o consenso são concluídos. Essas normas e o papel de liderança da UL
compreendem a New Science, que está na linha de frente do papel importante que
as baterias de íon-lítio representam hoje e no futuro, ao mesmo tempo que ajuda a
garantir sua utilização, adoção e expansão seguras e contínuas.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
20
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA DE ANÁLISE DA ÁRVORE DE FALHAS
TESTE DE ISC INDUZIDO POR INDENTAÇÃO
NORMAS AVANÇADAS PARA BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
NEW SCIENCE: SUSTAINABLE ENERGY
21
PORQUE O ESTUDO DE SEGURANÇA DOS EFEITOS DO
ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO É IMPORTANTE?
Hoje em dia, as baterias de íon-lítio estão cada vez mais sendo usadas por longos
períodos. Muitas células de íon-lítio são recicladas e reutilizadas, enquanto outras
são usadas em aplicações – tais como veículos elétricos e armazenamento de energia
estacionária – com uma duração de bateria esperada variando entre cinco e vinte anos.
Esses usos de longo prazo são importantes, pois falhas de campo de baterias de íonlítio, embora raras, são muito divulgadas e sugerem que alguns mecanismos de falha
podem depender da forma como o estado do íon-lítio nas células se altera ao longo
do tempo. Igualmente importante é o fato de que as normas de segurança atuais não
abordam o impacto potencial do envelhecimento das baterias.
CONTEXTO
Alguns dos usos mais comuns e conhecidos das baterias de íon-lítio são nos produtos
eletrônicos para o consumo, onde a vida útil esperada da bateria – seja para um
invólucro de uma única célula em um celular ou para um invólucro de seis a doze
células em um computador portátil – é de um a três anos. 41 Em contraste, as baterias
utilizadas nos veículos elétricos (VE, Electric Vehicles) e nos veículos elétricos híbridos
(VHE, Hybrid Electric Vehicles) devem ter uma vida útil de cinco a quinze anos,
enquanto espera-se que aquelas usadas em aplicações de armazenamento de energia
estacionárias tenham uma vida útil de dez a vinte anos. 42 Além disso, apesar de a
reciclagem de baterias de íon-lítio ainda estar em seus estágios iniciais, o mercado
deverá crescer em até dois bilhões de dólares até 2022. 43 Isso se traduz em cerca de 10%
do mercado de baterias de íon-lítio para 2022. E agora está surgindo uma “segunda
vida” para os usos de baterias de íon-lítio, normalmente com veículos elétricos ou
veículos elétricos híbridos. A indústria automobilística, em geral, define o “fim da vida
útil” como o momento em que uma bateria de íon-lítio perdeu 20% de sua capacidade
de armazenamento de energia original ou 25% da sua capacidade de potência de
pico – um marco que normalmente é alcançado após 200.000 milhas ou 2.000 ciclos
de carga. 44 As aplicações de “segunda vida” incluem a revenda das baterias usadas de
íon-lítio de mais alta qualidade para veículos elétricos ou veículos elétricos híbridos,
principalmente os utilizados em áreas urbanas, e para o armazenamento de energia
estacionária em aplicações de rede recombinadas em instalações maiores (no nível de
megawatts) ou simplesmente usadas em seu estado original. 45 Seja na primeira ou na
segunda vida, em veículos elétricos ou no armazenamento de energia estacionária, as
baterias de íon-lítio estão sendo usadas por períodos mais longos e por mais ciclos do
que nunca.
As baterias de íon-lítio são
cada vez mais utilizadas por
longos períodos devido à
reciclagem, à reutilização ou
às aplicações com tempo de
vida útil esperado maior.
Uma crença comum sobre as baterias de íon-lítio é que elas se tornam mais seguras
ao longo do tempo, principalmente pelo fato de que o envelhecimento tende a
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
22
degradar o desempenho, fazendo com que as baterias percam parte da sua capacidade
de armazenamento de energia, bem como parte de sua eficiência na descarga de
energia. Parece fazer sentido que uma bateria com menos energia armazenada e
uma capacidade mais limitada de descarregamento dessa energia tenha um risco
mais baixo e que, ao longo do tempo, a gravidade potencial das falhas diminua. Uma
hipótese contrária sobre baterias de íon-lítio é a de que a degradação dos materiais das
baterias de íon-lítio, devido ao envelhecimento, conferiria às baterias um risco maior de falha.
A segurança das baterias de íon-lítio engloba tanto a frequência quanto a gravidade
da falha. Por causa da tendência de maior tempo de uso das baterias de íon-lítio e dos
ciclos de reutilização, a UL acredita que os efeitos do envelhecimento na segurança das
baterias de íon-lítio devam ser estudados para compreender como os mecanismos de
envelhecimento afetam a falha das baterias.
Pesquisa da UL sobre os efeitos do envelhecimento 48
TÉCNICA
PROPÓSITO
Microscópio Eletrônico de
Varredura (MEV)
Raios-X de energia
dispersiva (EDX)
Análise de
Materiais
Teste de
anormalidades
Analisar a estrutura química de superfície – principalmente da
camada de interface do eletrólito sólido – do eletrodo
Difração de raios-X (XRD)
Observar a mudança estrutural de cristal do eletrodo
Infravermelho por
Transformada de Fourier
(FTIV)
Analisar a estrutura química de superfície – principalmente da
camada de interface do eletrólito sólido – do eletrodo
Calorimetria diferencial de
varredura (DSC)
Espectroscopia Raman
Teste
não
destrutivo
Observar a alteração da morfologia da superfície do eletrodo, assim
como o tamanho das partículas, a distribuição do material ativo,
o aglomerante, o carbono condutor, a camada de revestimento, a
espessura etc.
Evaluate the change of thermal stability of the electrode materials
Observar a mudança estrutural de cristal do eletrodo
Espectroscopia de
fotoelétrons excitados por
raios-X (XPS)
Analyze the surface chemistry, mainly SEI layer, of electrode
Pirólise com cromatografia
gasosa e espectroscopia de
massa (GC/MS)
Analisar o mecanismo de decomposição térmica para os materiais
ativos
Electrochemical Impedance
Spectroscopy (EIS)
Analisar a mudança da resistência interna
Varredura por tomografia
computadorizada (TC)
Investigar a estrutura física interna, como a válvula, o invólucro do
eletrodo e o alinhamento
Curto-circuito interno
induzido por indentação
(IIISC)
Avaliar os comportamentos da bateria quando ocorrer um curtocircuito interno localizado
Vibração
Contêiner térmico
Sobrecarga
Avaliar o comportamento da bateria em caso de vibração após ciclos
de carga/descarga
Avaliar a estabilidade térmica da bateria
Avaliar o comportamento da bateria sob condição de sobrecarga
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
23
O QUE FEZ A UL?
A UL desenvolveu um estudo de pesquisa inicial para entender o que foi sugerido pelas
falhas de campo. A pesquisa inicial estava centrada em um tipo comumente usado de
células de íon-lítio: a bateria de íon-lítio do tipo 18650 com uma composição química
de óxido de lítio-cobalto (LiCoOx) e 2.800 miliamperes/hora (mAh) de capacidade de
armazenamento de energia. 46 O plano era realizar testes com as baterias a 25 °C e 45
°C ao longo de 50, 100, 200, 300, 350 e 400 ciclos de carga. A pesquisa incluiu a análise
não destrutiva, os testes de abuso e a análise do material para investigar a correlação
potencial entre o mecanismo de envelhecimento nos materiais e a tolerância de uma
célula às condições de abuso. 47
Nossa pesquisa inovadora sobre os efeitos do envelhecimento das baterias de íon-lítio
identificou dois problemas de segurança críticos.
A primeira preocupação de segurança é o efeito da polarização em baterias
envelhecidas, o que pode ser detectado a partir de perfis de temperatura e de tensão da
célula durante a sobrecarga. Quando ocorre a polarização em uma bateria, um nível de
tensão mais alto pode geralmente ser observado durante a carga, enquanto um nível
de tensão mais baixo pode ser observado durante a descarga. Além disso, um aumento
do efeito térmico, que também é uma preocupação de segurança potencial, resulta do
aumento da impedância das células e da deterioração da eficiência de carregamento e
descarregamento.
Um efeito térmico maior também pode levar a um risco maior de reações químicas
colaterais que são desfavoráveis ao desempenho seguro de uma bateria de íon-lítio. Por
exemplo, a interface do eletrólito sólido (SEI) funciona normalmente como a camada
de proteção para evitar que o material do eletrólito realize interações adicionais com
o eletrodo em uma célula de íon-lítio. 49 No entanto, a interface do eletrólito sólido é
termicamente instável e pode se decompor a 60 °C em algumas situações específicas.50
A falha da interface do eletrólito sólido pode se tornar a causa raiz que, por fim, levará a
uma fuga térmica catastrófica.51
A célula envelhecida por 400
ciclos mostra uma explosão
muito mais violenta do que
as envelhecidas por menos de
300 ciclos.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
24
Tensão da célula, em V
Fusão do separador, ocorrência de ISC
4
Tensão da célula (Amostra nova)
3
Tensão da célula (200 ciclos a 45 °C)
Temperatura da célula (Amostra nova)
2
Temperatura da célula (200 ciclos a 45 °C)
1
0
0
500
1000
1500
2000
Tempo de teste, em s.
Ventilação
800
700
600
500
400
300
200
100
0
2500
3000
Fuga térmica
Temperatura da célula em °C
Teste do “contêiner térmico” em células de íon-lítio do tipo 18650 novas e envelhecidas 53
Outra preocupação de segurança importante que nossa pesquisa identificou é a
estabilidade térmica dos materiais ativos em baterias envelhecidas. Com base no
resultado do teste do “contêiner térmico”, a fuga térmica foi desencadeada em estágios
iniciais com amostras envelhecidas. Em células envelhecidas, a fusão e a ventilação
do separador foram retardadas quando comparadas com as de uma célula nova
durante o teste. Os dados vindos de um calorímetro diferencial de varredura sugerem
que as reações de geração de calor com as células ocorrem mais cedo nas células
envelhecidas.52
Os resultados da espectroscopia de impedância eletroquímica e da análise do material
fornecem evidências diretas e indiretas de que a composição em massa dos materiais
ativos não muda em células envelhecidas. No entanto, a composição e a estrutura
cristalina nas interfaces dos materiais ativos mostram alterações significativas em
células envelhecidas em comparação com as células novas. A implicação aqui é a de
que o efeito do envelhecimento ocorre principalmente perto da região da superfície
dos materiais ativos nas células testadas, a qual é também a região onde ocorre o
processo de troca de íons.
IMPACTO
A pesquisa da UL para avaliar os efeitos do envelhecimento das baterias de íon-lítio na
segurança ainda está em seus estágios iniciais. Porém, com base nos resultados até
agora, estamos expandindo nosso programa de pesquisa. Para estabelecer resultados
mais gerais, a pesquisa se moverá para além da única estrutura química estudada até
agora para outras estruturas químicas comuns das células, como o NMC (óxido de
cobalto-manganês-níquel-lítio) e LFP (lítio-ferro-fosfato).54 A pesquisa também será
estendida por mais ciclos e conduzida em sistemas de baterias de íon-lítio de formato
grande, como as usadas em veículos elétricos e aplicações de armazenamento de
energia estacionárias. Uma vez que o impacto total do envelhecimento das baterias
de íon-lítio na segurança da bateria for determinado, a UL irá atualizar as normas de
segurança pertinentes para refletir os resultados e ajudar a garantir o uso seguro de
baterias de íon-lítio com o passar do tempo e em qualquer aplicação.
REVISTA ENERGIA SUSTENTÁVEL/EFEITOS DO ENVELHECIMENTO DAS BATERIAS DE ÍON-LÍTIO
25
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