Mientras los fabricantes de baterías trabajan en el desarrollo de baterías de mayor densidad energética y cada vez más pequeñas, las soluciones de venteo deben seguir el ritmo. Aunque los sistemas de venteo de doble etapa han demostrado ser la clave para gestionar una amplia variedad de necesidades de venteo de baterías, las baterías de mayor densidad requieren respiraderos con capacidades mejoradas de presurización y desgasificación para garantizar el rendimiento, la facilidad de uso y la seguridad. Estas tecnologías avanzadas de venteo ya están disponibles y sientan las bases para la evolución del diseño de las baterías.
La química y la capacidad determinan la producción de gas
Para especificar la solución de venteo adecuada para baterías de vehículos eléctricos, es fundamental calcular la cantidad de gas que se producirá en caso de fuga térmica. Tanto en la fabricación de baterías LFP (litio hierro fosfato) como NMC (níquel manganeso cobalto), la producción de gas se rige por dos factores: química y capacidad.
Aumentar el contenido de níquel de las baterías de vehículos eléctricos incrementa su densidad energética, lo que es deseable, pero también aumenta la cantidad de gas generado en caso de fuga térmica. Las baterías LFP producen menos gas, pero también tienen menor densidad energética.
Del mismo modo, existe una correlación lineal entre la capacidad de las baterías y el volumen de producción de gas durante un evento de fuga térmica.
Fuente: Análisis del comportamiento de fuga térmica de baterías prismáticas de iones de litio mediante calorimetría en autoclave. Hoelleet al. 2021.
Un nuevo tipo de respiradero para una desgasificación más rápida
Independientemente de la composición de la batería que se fabrique, su venteo debe proporcionar tanto una igualación de presión constante como una desgasificación rápida en caso de que se produzca una fuga térmica. A medida que se desarrollan baterías de mayor capacidad, el simple aumento del número o tamaño de los respiraderos para acomodar el incremento asociado en la producción de gas no es práctico, dado el mandato de paquetes de baterías con una huella más pequeña.
Para responder a la necesidad de la industria de válvulas de ventilación que proporcionen una desgasificación más rápida, Donaldson desarrolló el respiradero Jet de batería de doble etapa. Diseñada para proporcionar igualación de presión óptima y protección del ingreso durante condiciones de funcionamiento normales, su exclusivo diseño de presión media expulsa el obturador y la tapa para proporcionar una mayor abertura de escape de gas en situaciones de emergencia, lo que aumenta la seguridad y reduce el riesgo de daños a otras baterías. Si la presión interna del envase supera la presión de apertura de 115 mbar, la tapa y el obturador se eyectan, lo que permite una desgasificación rápida de aproximadamente 100 litros/segundo @ 100 mbar – la capacidad de desgasificación más rápida del sector.
Para ofrecer a los fabricantes flexibilidad de uso en múltiples diseños de baterías, el venteo Donaldson Jet cuenta con la mejor ingeniería de su clase, incluida la tecnología patentada de membrana de ePTFE Tetratex®, con protección de situaciones adversas incorporada mediante una rápida desgasificación.
Se necesitan menos respiraderos
Los ingenieros y diseñadores reconocerán que, cuanto más eficaces son las capacidades de presurización y desgasificación de un respiradero de batería, menor es el número de respiraderos necesarios para brindar una protección adecuada. El Jet de doble etapa puede reducir hasta en un 90 % el número de respiraderos del paquete de baterías necesarios. Un menor número de orificios de ventilación por paquete de baterías significa una huella más pequeña, menos perforaciones por paquete y una fabricación y montaje más ágiles, lo que resulta en mayor efectividad y ahorro de costos. El Jet además ofrece una sencilla capacidad de comprobación de fugas para garantizar que el paquete de baterías está debidamente sellado antes de salir de la planta.
Expúlselo y olvídelo
Para los fabricantes de baterías que buscan ventilaciones pequeñas con alta eficiencia, el Jet establece un nuevo estándar. Funciona para todo tipo de vehículos y aplicaciones, eliminando la necesidad de rediseñar cada batería para adaptarla a diferentes respiraderos. El Jet permite una desgasificación muy alta para la tecnología de baterías actual y futura.
