Baterias de lítio ou chumbo

Por mais de 100 anos, a maioria das baterias recarregáveis ​​usou chumbo e ácido sulfúrico, inventados pela primeira vez em 1859 por Gaston Plante. Então, em 1970, surgiram as baterias de lítio que são 50% mais leves, sem efeito de memória, com até dez vezes o ciclo de vida e capazes de fornecer quase toda a sua capacidade nominal mesmo nas taxas de descarga mais altas.

Mas mesmo as melhores baterias de lítio têm desvantagens, escreve Emrhys Barrell. O primeiro é o custo, em até quatro vezes o preço de uma bateria de chumbo-ácido de saída equivalente, e o segundo é a segurança. O lítio é um metal altamente reativo que reage violentamente com a água, ou mesmo com a umidade da atmosfera, se a célula for danificada, e se pegar fogo, usar água para apagá-lo só piora a situação.

O uso de compostos de lítio reduz significativamente, mas não elimina o risco de incêndio. O óxido de cobalto de lítio (LiCoO2) tem alta densidade de energia, mas maiores riscos de segurança, especialmente quando danificado. Compostos de menor energia, mas mais seguros, incluem óxido de manganês de lítio (LiMn2O4) e fosfato de ferro e lítio (LiFePO4).

Este último tornou-se o material de escolha para baterias de desempenho moderado e é responsável por todas as unidades em nosso teste de grupo de baterias de lítio.

A bateria real consiste em um pacote múltiplo de células básicas, e estas podem variar consideravelmente em tamanho e forma. Eles podem ter formato plano, conhecidos como prismáticos, caso em que a bateria pode ter apenas quatro no total. Ou podem ser cilíndricas, em formato de 'rolo suíço', com tiras de ânodo e cátodo enroladas juntas com um separador no meio.

Essas células cilíndricas podem ser notavelmente pequenas, em torno do tamanho de uma bateria AA para o tamanho 18650, com o resultado de que um pacote de 85kW, como o usado no carro Tesla, tem nada menos que 7.104 dessas células!

A tensão nominal da célula de íon-lítio é de 3,2 V, o que significa que múltiplos de quatro dessas células fornecem uma bateria com tensão nominal de 12,8 V, que se compara à bateria de chumbo-ácido, que possui seis células de 2,1 V e uma voltagem de 12,6V. Isso permite que você faça uma troca direta de uma bateria de lítio por chumbo-ácido.

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Para preservar a vida útil esperada de uma bateria de lítio e manter a segurança, é essencial que ela não seja descarregada abaixo de uma determinada tensão, em uma corrente máxima, e as células sejam mantidas em tensões iguais. Além disso, a corrente de carga e as tensões não devem exceder determinados valores. Para baterias grandes em carros, isso exigiu um sistema eletrônico de gerenciamento de bateria separado e sofisticado, bem como um carregador de bateria projetado especificamente.

O avanço da atual nova safra de baterias de lítio marítimas é que todas incluem sistemas integrais de gerenciamento de bateria, seja no estojo ou como um simples dispositivo plug-in e, como resultado, podem ser carregadas com os carregadores existentes.

A única estipulação é que o carregador deve fornecer uma tensão máxima de 14,4 V, normalmente uma configuração de chumbo-ácido em gel. No entanto, alguns dos fornecedores indicaram que, se você deseja obter a capacidade máxima de suas baterias, deve usar um carregador com uma configuração específica de lítio, e alguns nos forneceram um.

Ou se a bateria estiver em um barco ou motorhome, com um alternador acionado por motor, eles recomendam que você instale um carregador de bateria para bateria entre a bateria de partida do motor e a bateria de serviço de lítio, para fornecer taxa de carga máxima, protegendo ao mesmo tempo o alternador e bateria de correntes excessivas.

O Battery Management System (BMS) é o componente principal de todas as baterias de lítio e baterias. Se a tensão cair abaixo de um determinado nível predefinido, geralmente entre 9,0 V e 10,0 V, ou a corrente ficar muito alta, o BMS desliga um relé interno e a corrente é interrompida.