Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Prado, João Otávio Gomes de Oliveira
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742
Resumo: Electric vehicles (EVs) are an increasingly imminent reality, given the behind-thescenes efforts by major automakers to comply with new environmental regulations and enhance mobility efficiency. When considering an EV, two components are the primary subjects of study for improvement: the electric motor and the batteries. The main challenges in the sector are to provide safety and reliability in a new technology. One of these challenges is to provide solutions for electromagnetic shielding of Li-ion batteries. To achieve this, an enclosure is used to protect these batteries, and commonly, they are manufactured using metallic alloys. These covers are susceptible to mechanical loads, high impact forces (collisions), thermal instability (fires), and electromagnetic interference. Due to market demand, efficiency with low weight is sought, highlighting specific properties. In this context, polymeric materials have emerged as potential candidates for such applications. The focus of this study was to discuss the possibility of replacing conventional metallic alloys with polymer matrix materials, leveraging the low material density. Thus, the conventional Ashby methodology was applied to maximize electrical conductivity and toughness while reducing density and cost. As a result, a class of candidates was identified, mainly based on thermoplastic matrices reinforced with carbon fibers. These materials proved suitable for use in this application. However, a critical analysis of their commercial feasibility is necessary. In addition to discussing this issue, the current landscape of the polymer material development industry for electromagnetic shielding of electric car batteries was also analyzed.
id SCAR_11c6b7df5b0363db06b0cadaea7f4ca9
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18742
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str 4322
spelling Prado, João Otávio Gomes de OliveiraStaffa, Lucas Henriquehttp://lattes.cnpq.br/2896049826673626https://orcid.org/0000-0002-6338-690306644eb1-ed82-47b1-afb6-6815ca647eca2023-10-09T14:22:01Z2023-10-09T14:22:01Z2023-08-25PRADO, João Otávio Gomes de Oliveira. Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742Electric vehicles (EVs) are an increasingly imminent reality, given the behind-thescenes efforts by major automakers to comply with new environmental regulations and enhance mobility efficiency. When considering an EV, two components are the primary subjects of study for improvement: the electric motor and the batteries. The main challenges in the sector are to provide safety and reliability in a new technology. One of these challenges is to provide solutions for electromagnetic shielding of Li-ion batteries. To achieve this, an enclosure is used to protect these batteries, and commonly, they are manufactured using metallic alloys. These covers are susceptible to mechanical loads, high impact forces (collisions), thermal instability (fires), and electromagnetic interference. Due to market demand, efficiency with low weight is sought, highlighting specific properties. In this context, polymeric materials have emerged as potential candidates for such applications. The focus of this study was to discuss the possibility of replacing conventional metallic alloys with polymer matrix materials, leveraging the low material density. Thus, the conventional Ashby methodology was applied to maximize electrical conductivity and toughness while reducing density and cost. As a result, a class of candidates was identified, mainly based on thermoplastic matrices reinforced with carbon fibers. These materials proved suitable for use in this application. However, a critical analysis of their commercial feasibility is necessary. In addition to discussing this issue, the current landscape of the polymer material development industry for electromagnetic shielding of electric car batteries was also analyzed.Veículos elétricos (VE) são uma realidade cada vez mais próxima, dado as movimentações em background pelas grandes montadoras a fim de cumprir novas legislações ambientais e aumentar a eficiência da mobilidade. Ao pensar em um VE, dois componentes são os principais objetos de estudo de aprimoramento: o motor elétrico e as baterias. Os principais desafios do setor são entregar segurança e confiabilidade em uma nova tecnologia. Um destes é prover soluções para blindagem eletromagnética das baterias Li-ion. Para tal, um invólucro é utilizado para proteger estas baterias e, comumente, são manufaturadas com ligas metálicas. Estas, por sua vez, propensas a carregamentos mecânicos, altas forças de impacto (colisão), descontrole térmico (incêndio) e interferências eletromagnéticas. Por demanda do próprio mercado, busca-se eficiência com baixo peso, enaltecendo propriedades específicas. Assim, materiais poliméricos sobrepuseram-se como possíveis candidatos para tal aplicação. Neste sentido, o objeto de estudo desse trabalho foi trazer a discussão sobre a possibilidade de substituição das ligas metálicas usuais por materiais de matrizes poliméricas, aproveitando a baixa densidade do material. Dessa maneira, aplicou-se a metodologia convencional de Ashby visando maximizar condutividade elétrica e tenacidade e diminuir densidade e o preço. Como resultado, foi obtido uma classe de candidatos, majoritariamente a base de matrizes termoplásticas com reforços de fibras de carbono. Estas demonstraram-se aptas para serem utilizadas para tal aplicação. No entanto, uma análise crítica quanto a sua exploração comercial torna-se necessária. Aqui, além de discutir esta questão, também analisou o panorama atual da indústria de desenvolvimento de materiais poliméricos para blindagem eletromagnética de baterias de carros elétricos.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia de Materiais - EMaUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBateriasBlindagemVeículos elétricosPolímerosENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSSeleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricosSelection of polymeric materials for emi shielding electric cars batteriesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600925b1df0-ad3e-4359-a5e8-818df410dff6reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALJoão Otavio Gomes de Oliveira Prado (1).pdfJoão Otavio Gomes de Oliveira Prado (1).pdfTCCapplication/pdf1542384https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/1/Jo%c3%a3o%20Otavio%20Gomes%20de%20Oliveira%20Prado%20%281%29.pdfd56d6b56c540f9e49ba944e6b4fa86e9MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/2/license_rdff337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52TEXTJoão Otavio Gomes de Oliveira Prado (1).pdf.txtJoão Otavio Gomes de Oliveira Prado (1).pdf.txtExtracted texttext/plain66856https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/3/Jo%c3%a3o%20Otavio%20Gomes%20de%20Oliveira%20Prado%20%281%29.pdf.txt617b85a861d7a5f5241e0ec86adfe68bMD53ufscar/187422024-05-14 17:16:44.076oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/18742Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222024-05-14T17:16:44Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Selection of polymeric materials for emi shielding electric cars batteries
title Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
spellingShingle Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
Prado, João Otávio Gomes de Oliveira
Baterias
Blindagem
Veículos elétricos
Polímeros
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
title_short Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
title_full Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
title_fullStr Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
title_full_unstemmed Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
title_sort Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos
author Prado, João Otávio Gomes de Oliveira
author_facet Prado, João Otávio Gomes de Oliveira
author_role author
dc.contributor.advisor1orcid.por.fl_str_mv https://orcid.org/0000-0002-6338-6903
dc.contributor.author.fl_str_mv Prado, João Otávio Gomes de Oliveira
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Staffa, Lucas Henrique
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/2896049826673626
dc.contributor.authorID.fl_str_mv 06644eb1-ed82-47b1-afb6-6815ca647eca
contributor_str_mv Staffa, Lucas Henrique
dc.subject.por.fl_str_mv Baterias
Blindagem
Veículos elétricos
Polímeros
topic Baterias
Blindagem
Veículos elétricos
Polímeros
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS
description Electric vehicles (EVs) are an increasingly imminent reality, given the behind-thescenes efforts by major automakers to comply with new environmental regulations and enhance mobility efficiency. When considering an EV, two components are the primary subjects of study for improvement: the electric motor and the batteries. The main challenges in the sector are to provide safety and reliability in a new technology. One of these challenges is to provide solutions for electromagnetic shielding of Li-ion batteries. To achieve this, an enclosure is used to protect these batteries, and commonly, they are manufactured using metallic alloys. These covers are susceptible to mechanical loads, high impact forces (collisions), thermal instability (fires), and electromagnetic interference. Due to market demand, efficiency with low weight is sought, highlighting specific properties. In this context, polymeric materials have emerged as potential candidates for such applications. The focus of this study was to discuss the possibility of replacing conventional metallic alloys with polymer matrix materials, leveraging the low material density. Thus, the conventional Ashby methodology was applied to maximize electrical conductivity and toughness while reducing density and cost. As a result, a class of candidates was identified, mainly based on thermoplastic matrices reinforced with carbon fibers. These materials proved suitable for use in this application. However, a critical analysis of their commercial feasibility is necessary. In addition to discussing this issue, the current landscape of the polymer material development industry for electromagnetic shielding of electric car batteries was also analyzed.
publishDate 2023
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2023-10-09T14:22:01Z
dc.date.available.fl_str_mv 2023-10-09T14:22:01Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2023-08-25
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv PRADO, João Otávio Gomes de Oliveira. Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742
identifier_str_mv PRADO, João Otávio Gomes de Oliveira. Seleção de materiais poliméricos para blindagem de baterias de carros elétricos. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18742
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.authority.fl_str_mv 925b1df0-ad3e-4359-a5e8-818df410dff6
dc.rights.driver.fl_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia de Materiais - EMa
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Engenharia de Materiais - EMa
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/1/Jo%c3%a3o%20Otavio%20Gomes%20de%20Oliveira%20Prado%20%281%29.pdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/2/license_rdf
https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/18742/3/Jo%c3%a3o%20Otavio%20Gomes%20de%20Oliveira%20Prado%20%281%29.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv d56d6b56c540f9e49ba944e6b4fa86e9
f337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aec
617b85a861d7a5f5241e0ec86adfe68b
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1813715670338109440