Publicação

Desenvolvimento de metodologias de preparação de supercondensadores em formato de célula botão

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Os supercondensadores, apesar de possuírem menor capacidade do que as baterias, têm várias vantagens sobre elas, tais como densidades de potência mais elevadas, ciclos de vida mais longos e reversibilidade. Os supercondensadores em formato de células botão são amplamente utilizados em laboratórios de investigação para testar novos materiais de bateria, mesmo para a investigação e desenvolvimento que visa aplicações de grande escala e de alta potência. No entanto, em certos supercondensadores de filmes de carbono poroso, podem ocorrer problemas durante a fase final do processo de montagem, quando se aplica pressão. Neste trabalho é desenvolvida uma forma de solucionar esse problema, de maneira a ajudar a melhorar o desempenho deste tipo de células, dando-se a conhecer o que uma célula botão contém e todos os passos para a sua montagem. Para impedir os danos que podem ocorrer nos elétrodos pensou-se em acrescentar mais um componente dentro da célula. Podendo ser um o-ring ou uma junta, é colocado entre os elétrodos para impedir que se danifiquem entre si. É elaborada uma prensa hidráulica em laboratório, percebendo quais as dimensões que deve ter nas barras e na placa superior, o melhor material de construção e como esta se comporta na aplicação de uma força. Recorreu-se ao software SolidWorks, que cria modelos 3D, apresentando os resultados das simulações de stress da estrutura. As simulações, de análise de stress que a estrutura resiste, foram feitas tendo em conta dois tipos de materiais, o aço inoxidável 304 e o alumínio 7575-T6, e da observação das simulações de análise de stress conseguiu-se perceber que o alumínio é o melhor material para se utilizar, possuindo barras de 40 mm e uma placa com espessura de 30 mm. Para além da estrutura onde se coloca o macaco hidráulico, desenhou-se também uma peça a servir de adaptador para que se possa encaixar a matriz no macaco hidráulico. Foram aplicadas as mesmas simulações de análise de stress para testar a sua resistência à força aplicada pela prensa, de modo a fechar a matriz e assim a célula botão, para diferentes tipos de alumínio e para aço inoxidável. Com as simulações realizadas, a melhor solução será a utilização de alumínio 5052 para uma espessura de 20 mm para a peça.
Autores principais:	Farto, Ana Margarida Brejo
Assunto:	Supercondensadores Processo de Montagem Célula Botão Prensa Hidráulica Simulação Mecânica Teses de mestrado - 2022
Ano:	2022
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Os supercondensadores, apesar de possuírem menor capacidade do que as baterias, têm várias vantagens sobre elas, tais como densidades de potência mais elevadas, ciclos de vida mais longos e reversibilidade. Os supercondensadores em formato de células botão são amplamente utilizados em laboratórios de investigação para testar novos materiais de bateria, mesmo para a investigação e desenvolvimento que visa aplicações de grande escala e de alta potência. No entanto, em certos supercondensadores de filmes de carbono poroso, podem ocorrer problemas durante a fase final do processo de montagem, quando se aplica pressão. Neste trabalho é desenvolvida uma forma de solucionar esse problema, de maneira a ajudar a melhorar o desempenho deste tipo de células, dando-se a conhecer o que uma célula botão contém e todos os passos para a sua montagem. Para impedir os danos que podem ocorrer nos elétrodos pensou-se em acrescentar mais um componente dentro da célula. Podendo ser um o-ring ou uma junta, é colocado entre os elétrodos para impedir que se danifiquem entre si. É elaborada uma prensa hidráulica em laboratório, percebendo quais as dimensões que deve ter nas barras e na placa superior, o melhor material de construção e como esta se comporta na aplicação de uma força. Recorreu-se ao software SolidWorks, que cria modelos 3D, apresentando os resultados das simulações de stress da estrutura. As simulações, de análise de stress que a estrutura resiste, foram feitas tendo em conta dois tipos de materiais, o aço inoxidável 304 e o alumínio 7575-T6, e da observação das simulações de análise de stress conseguiu-se perceber que o alumínio é o melhor material para se utilizar, possuindo barras de 40 mm e uma placa com espessura de 30 mm. Para além da estrutura onde se coloca o macaco hidráulico, desenhou-se também uma peça a servir de adaptador para que se possa encaixar a matriz no macaco hidráulico. Foram aplicadas as mesmas simulações de análise de stress para testar a sua resistência à força aplicada pela prensa, de modo a fechar a matriz e assim a célula botão, para diferentes tipos de alumínio e para aço inoxidável. Com as simulações realizadas, a melhor solução será a utilização de alumínio 5052 para uma espessura de 20 mm para a peça.