Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

MARQUES, Derivan Dutra. Conversor CC-CC bidirecional de alto ganho para aplicação em sistemas autônomos de geração de energia elétrica. 2012. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:57:38Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-10-18T17:57:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-18T17:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ddmarques.pdf: 4563543 bytes, checksum: 890624b3fbd52239a5578fccebee19fd (MD5) Previous issue date: 2012-08-03 / The achievement of energy generation which combines human development with less environment pollution impact is a key item in the premises of this century. Thus the main motivation of the present walk is the development of new topologies for decentralized supply systems. The objective is to develop a bidirectional converter with high voltage gain, which is designed to operate in two modes: step-up (boost) and step down (buck). The presented topology enables to bidirectional energy transfer, which in some situations it is returned to the load DC bus, formed by a back of batteries. The converter is designed for 2 kW linear load power. If is presented theoretical development and experimental designs for the two operation modes. In order to validate the proposal, it is presented experimental results, from 1 kW laboratory prototype are presented as well and 93% overall efficiency. The prototype was tested in different conditions that may be found daily. / A geração de energia elétrica que combina o desenvolvimento humano com menos impactos ambientais e menos poluição é um item fundamental no início deste século. Assim, a principal motivação da caminhada atual é o desenvolvimento de novas topologias de sistemas descentralizados de fornecimento de energia. O objetivo é desenvolver um conversor bidirecional com alto ganho tensão, que é projetado para operar em dois modos: boost e buck. A topologia apresentada permite a transferência bidirecional de energia, o que em algumas situações, é transferida para o barramento CC, ou para um banco de baterias. O conversor é projetado para um potência de 2 kW. É apresentado o desenvolvimento teórico e experimental do projeto para os dois modos de operação. A fim de validar a proposta, são apresentados resultados experimentais, para uma potência de 1 kW. Os resultados foram satisfatórios e seu rendimento global de 93%. O protótipo foi testado em condições diferentes que podem ser encontradas no dia-a-dia.

SANTOS, F. C. B. Retificador trifásico semicontrolado para sistemas eólicos de carregamento de baterias. 2011. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T13:05:59Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2013-06-07T17:24:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-07T17:24:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_fcbsantos.pdf: 3741476 bytes, checksum: 4bd890d0e4d1bc6213c60277abdc9177 (MD5) Previous issue date: 2011-09-05 / The main objective of this work is to build a low cost CA/CC battery charging with high power factor to small energy wind power supply. The proposed topology has been chosen after a review of rectifiers’ characteristics used for this proposal. Unlike the others proposals, the topology was designed take in a count aspects that make it appropriated to operate in remote areas. A semi controlled three phase rectifier operating in high frequency was built with a reduced numbers of semiconductors. The system is powered by a synchronic generator turbine of permanent magnets A control unit runs in open loop with a control strategy of key switching operating in discontinuous conduction mode (DCM) that ensure high power factor and low harmonic distortion total, improving the power transfer efficiency. The prototype output power was 250 W, it was specified to charge a 48 V battery bank. Tests were conducted in low speed and wind power by 1 kW. A motor was drived as variable voltage charge to emulating wind conditions. Goods results were obtained like a power factor of 0.98 and the input current THD 18%, experimental results was carried out to validate the functionality of the proposed converter. / O presente trabalho tem como principal objetivo construir um conversor CA/CC de baixo custo e elevado fator de potência para o carregamento de baterias. A topologia proposta foi escolhida após uma revisão das características dos retificadores usuais para esse fim. Diferente dos outros, apresenta aspectos de robustez que o tornam apropriado para operar em localidades remotas. O retificador trifásico semicontroladoem alta frequência (RTSCAF) é construído com um número reduzido de chaves semicondutoras. O elevador de tensão é alimentado por uma turbina com umgerador síncrono a ímãs permanentes (PMSG). Um circuito de controle em malha aberta efetua a comutação das chaves para a operação no modo de condução descontínuo (DCM).Esse modo mantém as correntes em fase com as tensões, resultando em elevado fator de potência e baixa distorção harmônica total (DHT), implicando em eficiente transferência de potência. Foi construído um protótipo com potência de saída de 250 W, para carregar um banco de baterias de 48 V. Os testes foram realizados com um aerogerador de baixa rotação, até 1 kW, acionado por um motor com variador de tensão, emulando as condições do vento. Foram obtidos um fator de potência de 0,98 e DHT na corrente de entrada de18%, resultados experimentais que validam a funcionalidade do conversor proposto.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-10-14T21:15:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Reciclagem Química e Eletroquímica de Baterias Exauridas de Ni-MH..pdf: 3085521 bytes, checksum: 9a9996556b4cec5ed8329acdccfccf51 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2015-11-17T12:51:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Reciclagem Química e Eletroquímica de Baterias Exauridas de Ni-MH..pdf: 3085521 bytes, checksum: 9a9996556b4cec5ed8329acdccfccf51 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-17T12:51:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Reciclagem Química e Eletroquímica de Baterias Exauridas de Ni-MH..pdf: 3085521 bytes, checksum: 9a9996556b4cec5ed8329acdccfccf51 (MD5) Previous issue date: 2014 / Capes / Neste trabalho foram desenvolvidas tecnologias para a reciclagem de metais provenientes dos cátodos e ânodos de baterias Ni-MH exauridas. A reciclagem do cátodo se deu via a eletrodeposição dos metais em condições galvanostáticas, também foi estudado o mecanismo de deposição simultânea de Ni, Co, Zn e Mn em condições potenciodinâmicas, potenciostáticas e galvanostáticas em eletrodos de Al e carbono vítreo. A partir de experimentos de voltametria cíclica com velocidades de 1, 5 e 10 mV.s-1, observou-se que a deposição dos metais ocorre a partir de hidróxidos precipitados na superfície, aonde estes são formados após a alcalinização da interface eletrodo/solução devido a reação de desprendimento de hidrogênio. A partir de análises de MEV foi observado que em condições potenciostáticas, somente o processo de nucleação ocorre, não havendo o crescimento do filme, os núcleos foram dissolvidos e analisados por ICP OES, e Ni, Co e Zn foram detectados na forma de traços. Em condições galvanostáticas, utilizou-se as seguintes densidades de corrente: -20, -25, -30, -35 e -40 mA.cm-2 e densidade de carga fixa de -50 C.cm-2. A maior eficiência de carga foi observada para as densidades de corrente de -25 e -40 mA.cm-2 para o substrato de Al e -35 e -40 mA.cm-2 para o substrato de carbono vítreo. A partir das micrografias constatou que todos os eletrodepósitos se formaram de maneira bastante heterogênea. Medidas de DRX identificaram Ni, Co, Ni(OH)2 e Mn3O4 em todos os eletrodepósitos. Utilizando a EIE, foram determinados os circuitos equivalentes dos eletrodepósitos para todas as densidades de corrente. Todos eles são da forma R1(R2Q)W, onde R1 é a resistência da solução ao redor dos poros e R2, Q e W são relativos aos poros do depósito. Os filmes reciclados foram analisados por voltametria cíclica em solução alcalina. Uma eficiência de carga de 85 % foi obtida, demonstrando boa aplicabilidade do material como um capacitor eletroquímico e em células eletrocrômicas. Os lantanídeos presentes nos ânodos de baterias Ni-MH exauridas, foram recuperados na forma de uma mistura de Ln2(SO4)3, onde Ln = La, Ce e Nd, e uma eficiência de 99.9 % foi encontrada.A síntese do (La.Nd)O2S.CeO2 foi realizada submentendo a mistura de Ln2(SO4)3 a um tratamento térmica em atmosfera redutora até 1000 ºC. Para a síntese do (La.Nd)O2SO4.CeO2, submeteu-se a mistura de oxisulfetos a um tratamento térmico em atmosfera de ar sintético. Os materiais, oxisulfetos/oxisulfatos, foram submetidos a ciclos térmicos, respectivamente, em atmosfera de ar e N2-CO. O termograma para o (La.Nd)2O2S.CeO2 mostra um ganho de massa de 14,98 % w/w, em uma faixa de temperatura entre 300 – 550 ºC, que é devido a oxidação para a fase oxisulfato, onde 2 mols de O2 são adicionados a molécula. Da mesma maneira, no termograma dos oxisulfatos, uma perda de massa de 17,16 % é observada na faixa de temperatura entre 500 – 750 ºC. Essa perda é associada a saída de 2 mols de O2, regenerando assim os oxisulfetos. Imagens de MEV demonstram que a transformação oxisulfeto para oxisulfato leva a um aumento do tamanho dos macroporos na molécula. / Here in, new technology has been developed for recycling of metals from the cathodes and anodes of spent Ni-MH batteries. The cathodes recycling occurred through the electrodeposition of metals in galvanostatic conditions; also the mechanism of simultaneous electrodeposition of Ni, Co, Zn and Mn was studied in potentiodynamic, potentiostatic and galvanostatic conditions. Aluminium and vitreous carbon electrodes were used in electrodeposition. From cyclic voltammetry experiments at scan rates of 1, 5 and 10 mV.s-1, it was observed that the metals deposition occurs from the precipitation of hydroxides on the electrode surface, in which they are formed after alkalinization of the electrode/solution interface, due the hydrogen evolution reaction. From SEM analysis it was observed that in potentiostatic conditions, only the nucleation process takes place and there is no film growth, the nuclei were dissolved and analyzed by ICP OES, Ni, Co and Zn were detected as traces. In galvanostatic conditions the following current densities, were used, -20, -25 , -30 , -35 and -40 mA.cm-2 and the charge density was fixed in -50 C.cm-2. The greatest charge efficiency was observed for current densities of -25 and -40 mA.cm-2 in Al and -35 and -40 mA.cm-2 in the vitreous carbon. From the micrographs it was found that all electrodeposits presents a heterogeneous surface. XRD measurements identified Ni, Co, Ni(OH)2 and Mn3O4 at all electrodeposits. Using EIS, equivalent circuits were determined for all electrodeposits. All of them are of the form R1(R2Q)W, where R1 is the solution resistance across the pores and R2, Q and W are relative to the pores. The recycled films were analyzed by cyclic voltammetry in alkaline solution. A charge efficiency of 85 % was obtained, showing good suitability of the material as an electrochemical capacitor and electrochromic cells. The lanthanides presents at the anodes spent Ni-MH batteries were recovered as a mixture of Ln2(SO4)3, where Ln = La , Ce and Nd , and an efficiency of 99,9 % was found. The synthesis of (La.Nd)2O2S.CeO2 have been carried out by subjecting a mixture of La2(SO4)3, Ce2(SO4)3, and Nd2(SO4)3 to a heat treatment in a reducing atmosphere up to1000 °C. The (La.Nd)O2SO4.CeO2 compounds have been obtained after thermal treatment of (La.Nd)O2S.CeO2 in a synthetic air atmosphere. The oxysulfide/oxysulfate compounds have been subjected to thermal cycles, respectively, in synthetic air as well as in an N2-CO atmosphere. The thermogravimetric plot (TG) for (La.Nd)2O2S.CeO2 shows a mass gain of 14,98 % w/w in atemperature range of 300-550 °C, which is due to the oxidation of (La.Nd)2O2S.CeO2 to(La.Nd)2O2SO4CeO2, where 2 mol of O2 are added. Likewise, in the (La.Nd)2O2SO4CeO2 thermogravimetric plot, a mass loss of 17.16 % w/w is observed in the range of 500-750 °C. This loss of mass can be associated with output of 2 moles of O2 forming again the (La.Nd)2O2S.CeO2. The transformation of the (La.Nd)2.O2S.CeO2 to (La.Nd)2O2SO4CeO2 causes an increase in the macropores.

Com o avanço da tecnologia aplicada em aparelhos celulares, são lançados no mercado modelos menores, mais leves e com maior rapidez em seu sistema operacional. Tudo isso atrai muito os consumidores, que por sua vez, trocam seus antigos aparelhos celulares por novos e modernos. Essas adesões e trocas freqüentes de aparelhos celulares geram um descarte significativo de todos os seus componentes e dentre eles a bateria. Assim, pelo fato do cobalto estar presente nesse tipo bateria e ser um metal com alto valor agregado, ele faz parte do estudo do presente trabalho. Este trabalho tem por objetivos estudar as etapas de condicionamento físico e de lixiviação como fases iniciais do processo de reciclagem de baterias de íons de lítio. Para a caracterização das baterias, as mesmas foram desmanteladas manualmente para a separação dos componentes. Os eletrodos foram caracterizados por espectrofotometria de absorção atômica, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com analise de microrregiões. Os ensaios de lixiviação foram feitos usando-se os seguintes parâmetros: pH entre 3 e 5, temperaturas de 25 e 50ºC, relação sólido/líquido de 1/5, tempos de 1 a 4h. Foram utilizados como meio lixiviante soluções de acido sulfúrico, clorídrico e nítrico. Peróxido de hidrogênio foi adicionado ao acido sulfúrico como agente oxidante. Os resultados alcançados mostraram que entre os moinhos de martelos, de facas e de bolas o que apresentou o melhor desempenho para a moagem de baterias de íons de lítio foi o moinho de facas. O bombardeamento com ultra-som faz com que haja a liberação do material ativo dos eletrodos que fica aderido aos suportes de cobre e alumínio mesmo apos moagem. A diminuição do pH de 5 para 3 e o aumento da temperatura de 25 para 50ºC causam o aumento da velocidade de lixiviação em meio sulfúrico do oxido de cobalto. A presença de agente oxidante na lixiviação acida faz com que diminua o tempo de lixiviação do oxido de cobalto. A lixiviação com acido nítrico e com acido sulfúrico com adições de peróxido de hidrogênio são os melhores meios de lixiviação quando comparados ao acido clorídrico e ao acido sulfúrico sem oxidante para as mesmas condições de pH e de temperatura. Nas etapas de extração liquido-liquido e reextração foram utilizados os seguintes parâmetros: relação orgânico-aquoso de 1/1, temperatura de 50ºC, pH 4 e tempo de 5 minutos na etapa de extração e como solução aquosa na fase da reextração o acido sulfúrico 2M. Nas duas etapas foi utilizado como extratante o Cyanex 272 diluído em querosene. Os resultados alcançados mostraram que nos primeiros dois contatos das fases orgânicas e aquosas já se obtém as melhores porcentagens de extração e reextração. A eficiência global dos quatro contatos na etapa de extração foi de 94% e na etapa de reextracao foi de 98%. / The fast changes in technologies applied to mobile phones causes an incredible appearance of new and even better models each day. As a consequence, each year increase the amounts of waste of electronic and electric equipments including batteries that should be disposed of. The goal of the present work is to study methods of physical conditioning and acid leaching of Li-ion batteries. Hand disassembling Li-ion batteries was performed to identify and characterize the components of scrap Li-ion batteries. Materials extracted form the electrodes were characterized using X-ray diffraction, atomic absorption spectrophotometry and scanning electron microscopy coupled with EDS micro-probe. Leaching tests were carried out using the following parameters: pH (3 - 5), temperature (25 and 50ºC), solid/liquid ratio equal to 1/5, leaching time (1 to 4h). Sulfuric acid, chloridric acid and nitric acid were tested as leaching media. Hydrogen peroxide was tested as an oxidizing agent during leaching tests using sulfuric acid. The results obtained showed that knives mill presented better results to grind the scraps in comparison to hammer and balls mills. Ultrasonic treatment was effective to release the active cell materials from copper and aluminum. Decreasing pH from 5 to 3, and increasing the temperature from 25 to 50ºC cause the increasing of the leaching rate of cobalt oxide. Oxidizing conditions also increase the rate of cobalt oxide leaching. Nitric acid and sulfuric acid plus hydrogen peroxide leaching results in better leaching rates compared to chloridric acid and sulfuric acid.

As baterias automotivas de chumbo-ácido são componentes, que em grande parte dos fabricantes de automóveis nacionais, estão garantidas (ou dentro do período de garantia) por um ano. Mesmo sendo um período considerado curto para garantia de um veículo nos dias atuais, a bateria tem uma contribuição expressiva para os custos de garantia nas empresas por este período. Com o intuito de conhecer a confiabilidade deste componente e verificar a influência do período de armazenagem do veículo produzido na confiabilidade da bateria, foi elaborado um estudo com dados coletados em campo por um determinado fabricante de automóveis de passeio. Os parâmetros de entrada destes dados são o tempo de pátio do veículo, o tempo em que uma falha na bateria foi detectada no período de um ano de garantia e a quantidade de falhas observadas no período. Os dados permitiram análises em função do tempo, de forma que pelo método de análise paramétrica foram traçadas as curvas de confiabilidade do produto representadas por uma distribuição de Weibull de dois parâmetros, bem como, da densidade de probabilidade de falha e ainda da taxa de falha. As análises forneceram uma estimativa da confiabilidade da bateria em função do tempo, da qual foi possível extrair algumas conclusões que serão descritas neste trabalho, tais como: o comportamento de falha por desgaste das baterias automotivas e a diminuição da confiabilidade de baterias de acordo com o tempo de pátio. / The guarantee for the automotive batteries at the majority of the national vehicle manufactures is given for 1 year. Even considering this as a short period actually, this component has an expressive contribution to the guarantee costs of the companies. With the intention to know the reliability of the automotive batteries and to evaluate the vehicle storage time influence, it was carried out a study case, which had as inputs collected data from a particular vehicle manufacturer. The selected input parameters for the analysis were the vehicle storage time, time to failure and the failures amount detected in a period of 1 year. This data provided information to analyze the time domain and, supported by the reliability parametric methods, estimate the reliability of the automotive batteries. The two parameter Weibull distribution is used to model the probability density function, the failure rate analysis and reliability providing information for the conclusion of this study, like the batteries behavior of failure by wear and the reliability decrease according to the storage time.

As baterias automotivas de chumbo-ácido são componentes, que em grande parte dos fabricantes de automóveis nacionais, estão garantidas (ou dentro do período de garantia) por um ano. Mesmo sendo um período considerado curto para garantia de um veículo nos dias atuais, a bateria tem uma contribuição expressiva para os custos de garantia nas empresas por este período. Com o intuito de conhecer a confiabilidade deste componente e verificar a influência do período de armazenagem do veículo produzido na confiabilidade da bateria, foi elaborado um estudo com dados coletados em campo por um determinado fabricante de automóveis de passeio. Os parâmetros de entrada destes dados são o tempo de pátio do veículo, o tempo em que uma falha na bateria foi detectada no período de um ano de garantia e a quantidade de falhas observadas no período. Os dados permitiram análises em função do tempo, de forma que pelo método de análise paramétrica foram traçadas as curvas de confiabilidade do produto representadas por uma distribuição de Weibull de dois parâmetros, bem como, da densidade de probabilidade de falha e ainda da taxa de falha. As análises forneceram uma estimativa da confiabilidade da bateria em função do tempo, da qual foi possível extrair algumas conclusões que serão descritas neste trabalho, tais como: o comportamento de falha por desgaste das baterias automotivas e a diminuição da confiabilidade de baterias de acordo com o tempo de pátio. / The guarantee for the automotive batteries at the majority of the national vehicle manufactures is given for 1 year. Even considering this as a short period actually, this component has an expressive contribution to the guarantee costs of the companies. With the intention to know the reliability of the automotive batteries and to evaluate the vehicle storage time influence, it was carried out a study case, which had as inputs collected data from a particular vehicle manufacturer. The selected input parameters for the analysis were the vehicle storage time, time to failure and the failures amount detected in a period of 1 year. This data provided information to analyze the time domain and, supported by the reliability parametric methods, estimate the reliability of the automotive batteries. The two parameter Weibull distribution is used to model the probability density function, the failure rate analysis and reliability providing information for the conclusion of this study, like the batteries behavior of failure by wear and the reliability decrease according to the storage time.

Com o avanço da tecnologia aplicada em aparelhos celulares, são lançados no mercado modelos menores, mais leves e com maior rapidez em seu sistema operacional. Tudo isso atrai muito os consumidores, que por sua vez, trocam seus antigos aparelhos celulares por novos e modernos. Essas adesões e trocas freqüentes de aparelhos celulares geram um descarte significativo de todos os seus componentes e dentre eles a bateria. Assim, pelo fato do cobalto estar presente nesse tipo bateria e ser um metal com alto valor agregado, ele faz parte do estudo do presente trabalho. Este trabalho tem por objetivos estudar as etapas de condicionamento físico e de lixiviação como fases iniciais do processo de reciclagem de baterias de íons de lítio. Para a caracterização das baterias, as mesmas foram desmanteladas manualmente para a separação dos componentes. Os eletrodos foram caracterizados por espectrofotometria de absorção atômica, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura com analise de microrregiões. Os ensaios de lixiviação foram feitos usando-se os seguintes parâmetros: pH entre 3 e 5, temperaturas de 25 e 50ºC, relação sólido/líquido de 1/5, tempos de 1 a 4h. Foram utilizados como meio lixiviante soluções de acido sulfúrico, clorídrico e nítrico. Peróxido de hidrogênio foi adicionado ao acido sulfúrico como agente oxidante. Os resultados alcançados mostraram que entre os moinhos de martelos, de facas e de bolas o que apresentou o melhor desempenho para a moagem de baterias de íons de lítio foi o moinho de facas. O bombardeamento com ultra-som faz com que haja a liberação do material ativo dos eletrodos que fica aderido aos suportes de cobre e alumínio mesmo apos moagem. A diminuição do pH de 5 para 3 e o aumento da temperatura de 25 para 50ºC causam o aumento da velocidade de lixiviação em meio sulfúrico do oxido de cobalto. A presença de agente oxidante na lixiviação acida faz com que diminua o tempo de lixiviação do oxido de cobalto. A lixiviação com acido nítrico e com acido sulfúrico com adições de peróxido de hidrogênio são os melhores meios de lixiviação quando comparados ao acido clorídrico e ao acido sulfúrico sem oxidante para as mesmas condições de pH e de temperatura. Nas etapas de extração liquido-liquido e reextração foram utilizados os seguintes parâmetros: relação orgânico-aquoso de 1/1, temperatura de 50ºC, pH 4 e tempo de 5 minutos na etapa de extração e como solução aquosa na fase da reextração o acido sulfúrico 2M. Nas duas etapas foi utilizado como extratante o Cyanex 272 diluído em querosene. Os resultados alcançados mostraram que nos primeiros dois contatos das fases orgânicas e aquosas já se obtém as melhores porcentagens de extração e reextração. A eficiência global dos quatro contatos na etapa de extração foi de 94% e na etapa de reextracao foi de 98%. / The fast changes in technologies applied to mobile phones causes an incredible appearance of new and even better models each day. As a consequence, each year increase the amounts of waste of electronic and electric equipments including batteries that should be disposed of. The goal of the present work is to study methods of physical conditioning and acid leaching of Li-ion batteries. Hand disassembling Li-ion batteries was performed to identify and characterize the components of scrap Li-ion batteries. Materials extracted form the electrodes were characterized using X-ray diffraction, atomic absorption spectrophotometry and scanning electron microscopy coupled with EDS micro-probe. Leaching tests were carried out using the following parameters: pH (3 - 5), temperature (25 and 50ºC), solid/liquid ratio equal to 1/5, leaching time (1 to 4h). Sulfuric acid, chloridric acid and nitric acid were tested as leaching media. Hydrogen peroxide was tested as an oxidizing agent during leaching tests using sulfuric acid. The results obtained showed that knives mill presented better results to grind the scraps in comparison to hammer and balls mills. Ultrasonic treatment was effective to release the active cell materials from copper and aluminum. Decreasing pH from 5 to 3, and increasing the temperature from 25 to 50ºC cause the increasing of the leaching rate of cobalt oxide. Oxidizing conditions also increase the rate of cobalt oxide leaching. Nitric acid and sulfuric acid plus hydrogen peroxide leaching results in better leaching rates compared to chloridric acid and sulfuric acid.

Esta dissertação consiste em um sistema eletrônico microprocessado para monitoração de baterias cujos subsistemas permitem simular processos diversos submetendo-as a tipos diferentes de carga e descarga de forma controlada. O sistema compartilha informações externa e internamente, controlando parâmetros a fim de efetuar os ensaios padronizados ou simulando a alimentação de uma carga real de maneira segura e confiável. Inicialmente, as informações para os testes são feitas de forma manual a partir de templates onde os dados do ensaio e especificações do fabricante são carregadas para iniciar o teste. Assim o sistema fica instruído para executar as demais rotinas e processos de forma automática, quer seja no mesmo teste em ou outro posterior, onde se use a mesma bateria. O sistema se propõe ao ensaio de diversos tipos de químicas de baterias, com algoritmos distintos a cada uma delas, criando arquivos de configuração e de dados, que podem ser armazenados para uso posterior ou utilizados para uma análise imediata. Ao final do ensaio ou ciclo executado é possível escolher a forma de apresentação dos resultados sob forma de planilhas, gráficos e valores, a fim de que seja possível analisar o dispositivo e os processos envolvidos.

A bateria, equipamento indispensável a projetos elétricos de aeronaves, possui, assim como demais componentes, uma degradação da saúde ao longo de sua vida. No atual cenário da aviação, essa degradação é muitas vezes acompanhada pelos operadores utilizando inspeções com intervalos fixos (hard times) composta de diagnósticos simples, o que pode implicar em remoção do equipamento antes do término de seu ciclo de vida ou na ocorrência de falhas não previstas entre os períodos de inspeções. A subutilização da bateria ou a falha não prevista promove um custo ao operador e representa uma redução da segurança de voo. Esse trabalho apresenta uma metodologia baseada em modelo capaz de monitorar a saúde da bateria aeronáutica de lítio-íon e de estimar a vida útil restante (RUL - Remaining Useful Life) desse componente, aplicando técnicas de PHM (Prognostics and Health Management) para predizer o tempo de falha e, assim, reduzir o custo de manutenção e contribuir para a segurança da operação. O estudo utiliza um repositório de dados disponibilizados pela NASA para gerar o modelo de descarga, o modelo de capacidade e o modelo do estado de saúde da bateria ao decorrer de seu ciclo de vida. Os modelos são utilizados para simular a operação da bateria em diferentes perfis de operação. Utilizando os resultados obtidos através das simulações, é realizado o cálculo baseado em regressão linear para estimar RUL e sua respectiva incerteza, provendo assim informação necessária para o operador gerenciar a manutenção da bateria no decorrer de sua vida útil.