SIERRA

Sistema de bateries NMC ric en níquel, segur, sostenible, lleuger i d’alt rendiment amb monitoratge avançat de cel·la a paquet per a la descarbonització de vehicles pesants.

Abstact:

En el mercat de vehicles pesants (HDV), els principals requisits per als paquets de bateries són la seguretat, la durabilitat i la densitat energètica en massa. Les cel·les NMC d’alta energia són molt atractives per assolir els objectius dels futurs paquets de bateries. No obstant això, encara calen avenços per tal que aquests paquets compleixin els exigents estàndards de seguretat i durabilitat del mercat HDV. Per aconseguir una alta densitat energètica en massa, també és clau reduir el pes del paquet de bateries, però les estructures lleugeres són poc habituals en aquest sector a causa dels requisits de seguretat i durabilitat.

El projecte SIERRA abordarà aquests reptes desenvolupant un paquet de bateries NMC ric en níquel que sigui segur, sostenible, lleuger i d’alt rendiment, amb monitoratge avançat de cel·la a paquet per contribuir a la descarbonització del transport pesant. El projecte proposarà diverses innovacions:

1. Modelatge multiescala per dissenyar un paquet compacte i simular-ne el comportament tèrmic i mecànic;
2. Fabricació d’una sola peça d’estructures lleugeres de multimaterials amb baix impacte ambiental;
3. Monitoratge avançat multiescala (SHM, mapatge tèrmic, SoC, SoH) i simplificació de l’arquitectura del BMS;
4. Sistema de refrigeració totalment integrat i barres conductores impreses per satisfer els requisits de càrrega ràpida i millorar el rendiment en totes les condicions operatives.

El cas d’ús específic és el mercat d’autobusos, i el paquet SIERRA s’assajarà a TRL6 per a aquest segment. La integració al vehicle es simularà mitjançant bessons digitals. Totes les activitats seguiran la metodologia del marc SSbD.

El consorci SIERRA està format per 11 socis (+60 % industrials), amb plataformes d’R+D i trajectòries provades. S’espera que les vendes generin 87 M€ de facturació entre 2030 i 2034 i 525 llocs de treball, impulsant el mercat europeu de mobilitat neta. També es generaran 13 KERs i 8 patents.

Rol de Leitat al projecte:

El principal paper de Leitat en el projecte és el disseny i la fabricació de barres conductores (busbars) impreses en 3D mitjançant tecnologia Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Aquest procés inclou tres fases principals:

• Eines i estratègies de disseny: Desenvolupament d’eines i estratègies per superar les limitacions de la fabricació convencional, tenint en compte criteris de Design for Manufacturing (DFM) i resultats de simulacions tèrmico-fluidodinàmiques (CFD).
• Caracterització de materials: Fabricació de mostres impreses en 3D i caracterització de les seves propietats (duresa, microestructura, propietats tèrmiques i elèctriques). També s’aplicaran tractaments tèrmics i polit químic per optimitzar aquestes propietats i garantir una rugositat adequada per al contacte elèctric.
• Selecció de configuracions: Selecció de les configuracions més prometedores, en coordinació amb VER, i lliurament de les barres conductores als socis del projecte.