A primeira bateria de chumbo-\u00e1cido selada, ou sem manuten\u00e7\u00e3o, surgiu em meados da d\u00e9cada de 1970. Os engenheiros argumentaram que o termo \"\u00e1cido de chumbo selado\" era um termo incorreto, porque nenhuma bateria de \u00e1cido de chumbo pode ser totalmente selada. Para controlar a ventila\u00e7\u00e3o durante uma carga intensa e uma descarga r\u00e1pida, foram adicionadas v\u00e1lvulas que libertam os gases em caso de aumento de press\u00e3o. Em vez de submergir as placas num l\u00edquido, o eletr\u00f3lito \u00e9 impregnado num separador humedecido, uma conce\u00e7\u00e3o que se assemelha aos sistemas \u00e0 base de n\u00edquel e l\u00edtio. Isto permite o funcionamento da bateria em qualquer orienta\u00e7\u00e3o f\u00edsica sem fugas.<\/p>\n\n\n\n
A bateria selada cont\u00e9m menos eletr\u00f3lito do que o tipo inundado, da\u00ed o termo \"acid-starved\". Talvez a vantagem mais significativa do chumbo-\u00e1cido selado seja a capacidade de combinar oxig\u00e9nio e hidrog\u00e9nio para criar \u00e1gua e evitar a secagem durante o ciclo. A recombina\u00e7\u00e3o ocorre a uma press\u00e3o moderada de 0,14 bar (2psi). A v\u00e1lvula serve de ventila\u00e7\u00e3o de seguran\u00e7a se a acumula\u00e7\u00e3o de g\u00e1s aumentar. Deve ser evitada a ventila\u00e7\u00e3o repetida, uma vez que tal conduzir\u00e1 a uma eventual secagem. De acordo com a RWTH, Aachen, Alemanha (2018), o custo do VRLA \u00e9 de cerca de $260 por kWh.<\/p>\n\n\n\n
Surgiram v\u00e1rios tipos de chumbo-\u00e1cido selados e os mais comuns s\u00e3o o gel, tamb\u00e9m conhecido como chumbo-\u00e1cido regulado por v\u00e1lvula (VRLA), e o tapete de vidro absorvente (AGM). A c\u00e9lula de gel cont\u00e9m um gel de tipo s\u00edlica que suspende o eletr\u00f3lito numa pasta. Os packs mais pequenos, com capacidades at\u00e9 30Ah, s\u00e3o frequentemente designados por SLA (\u00e1cido de chumbo selado). Embaladas num recipiente de pl\u00e1stico, estas baterias s\u00e3o utilizadas para pequenas UPS, ilumina\u00e7\u00e3o de emerg\u00eancia e cadeiras de rodas. Devido ao seu baixo pre\u00e7o, servi\u00e7o fi\u00e1vel e baixa manuten\u00e7\u00e3o, a SLA continua a ser a escolha preferida para cuidados de sa\u00fade em hospitais e lares de idosos. A VRLA maior \u00e9 utilizada como reserva de energia para torres repetidoras de telem\u00f3veis, hubs de Internet, bancos, hospitais, aeroportos e muito mais.<\/p>\n\n\n\n
O AGM suspende o eletr\u00f3lito num tapete de vidro especialmente concebido para o efeito. Isto oferece v\u00e1rias vantagens em rela\u00e7\u00e3o aos sistemas de chumbo-\u00e1cido, incluindo um carregamento mais r\u00e1pido e correntes de carga elevadas instant\u00e2neas a pedido. A AGM funciona melhor como uma bateria de gama m\u00e9dia com capacidades de 30 a 100Ah e \u00e9 menos adequada para grandes sistemas, como UPS. As utiliza\u00e7\u00f5es t\u00edpicas s\u00e3o as baterias de arranque para motociclos, a fun\u00e7\u00e3o start-stop para autom\u00f3veis micro-h\u00edbridos, bem como para ve\u00edculos mar\u00edtimos e de recreio que necessitem de algum ciclo.<\/p>\n\n\n\n
Com o ciclo e a idade, a capacidade da AGM diminui gradualmente; o gel, por outro lado, tem uma curva de desempenho em forma de c\u00fapula e mant\u00e9m-se na gama de alto desempenho durante mais tempo, mas depois cai subitamente no fim da vida \u00fatil. A AGM \u00e9 mais cara do que a inundada, mas \u00e9 mais barata do que a de gel. (O gel seria demasiado caro para utiliza\u00e7\u00e3o em autom\u00f3veis com arranque\/paragem).<\/p>\n\n\n\n
Ao contr\u00e1rio da bateria inundada, a bateria de chumbo-\u00e1cido selada foi concebida com um potencial de sobretens\u00e3o baixo para impedir que a bateria atinja o seu potencial de gera\u00e7\u00e3o de g\u00e1s durante a carga. O excesso de carga provoca gaseifica\u00e7\u00e3o, ventila\u00e7\u00e3o e subsequente esgotamento da \u00e1gua e secagem. Consequentemente, as baterias de gel, e em parte tamb\u00e9m as AGM, n\u00e3o podem ser carregadas at\u00e9 ao seu potencial m\u00e1ximo e o limite de tens\u00e3o de carga deve ser definido para um valor inferior ao de uma bateria inundada. Isto tamb\u00e9m se aplica \u00e0 carga flutuante em carga completa. No que diz respeito ao carregamento, o gel e o AGM n\u00e3o s\u00e3o substitutos diretos do tipo inundado. Se n\u00e3o estiver dispon\u00edvel um carregador espec\u00edfico para AGM com defini\u00e7\u00f5es de tens\u00e3o mais baixas, desligue o carregador ap\u00f3s 24 horas de carga. Isto evita a forma\u00e7\u00e3o de g\u00e1s devido a uma tens\u00e3o de flutua\u00e7\u00e3o demasiado elevada. (Ver BU-403: Carregamento de \u00e1cido-chumbo)<\/p>\n\n\n\n
A temperatura de funcionamento \u00f3ptima para uma bateria VRLA \u00e9 de 25\u00b0C (77\u00b0F); cada aumento de 8\u00b0C (15\u00b0F) acima deste limite de temperatura reduz a vida \u00fatil da bateria para metade. (Consulte BU-806a: Como o calor e a carga afectam a vida \u00fatil da bateria) As baterias de chumbo-\u00e1cido est\u00e3o classificadas para uma taxa de descarga de 5 horas (0,2C) e 20 horas (0,05C). A bateria tem um melhor desempenho quando descarregada lentamente; as leituras de capacidade s\u00e3o substancialmente mais elevadas numa descarga mais lenta do que na taxa de 1C. O chumbo-\u00e1cido pode, no entanto, fornecer correntes de impulso elevadas de v\u00e1rios C, se o fizer durante apenas alguns segundos. Este facto torna o chumbo-\u00e1cido adequado como bateria de arranque, tamb\u00e9m conhecida como arranque-luz-igni\u00e7\u00e3o (SLI). O elevado teor de chumbo e o \u00e1cido sulf\u00farico fazem com que o \u00e1cido de chumbo n\u00e3o seja amigo do ambiente.<\/p>\n\n\n\n
As baterias de chumbo-\u00e1cido s\u00e3o normalmente classificadas em tr\u00eas utiliza\u00e7\u00f5es: Autom\u00f3vel (arranque ou SLI), for\u00e7a motriz (tra\u00e7\u00e3o ou ciclo profundo) e estacion\u00e1ria (UPS).<\/p>\n\n\n\n
Baterias de arranque<\/strong> As baterias de arranque t\u00eam uma resist\u00eancia interna muito baixa que \u00e9 conseguida atrav\u00e9s da adi\u00e7\u00e3o de placas extra para obter uma \u00e1rea de superf\u00edcie m\u00e1xima (Figura 1). As placas s\u00e3o finas e o chumbo \u00e9 aplicado numa forma de esponja que tem a apar\u00eancia de espuma fina, expandindo ainda mais a \u00e1rea de superf\u00edcie. A espessura das placas, que \u00e9 importante para uma bateria de ciclo profundo, \u00e9 menos importante porque a descarga \u00e9 curta e a bateria \u00e9 recarregada durante a condu\u00e7\u00e3o; a \u00eanfase \u00e9 colocada na pot\u00eancia e n\u00e3o na capacidade.<\/p>\n\n\n\n Bateria de arranque<\/p>\n\n\n Bateria de ciclo profundo<\/p>\n\n\n Existem baterias combinadas de arranque\/ ciclo profundo dispon\u00edveis para cami\u00f5es, autocarros, seguran\u00e7a p\u00fablica e ve\u00edculos militares, mas estas unidades s\u00e3o grandes e pesadas. Como orienta\u00e7\u00e3o simples, quanto mais pesada for a bateria, mais chumbo cont\u00e9m e mais tempo durar\u00e1. A Tabela 3 compara a vida \u00fatil t\u00edpica das baterias de arranque e de ciclo profundo quando submetidas a ciclos profundos. A figura 4 ilustra as carater\u00edsticas do chumbo-\u00e1cido e do i\u00e3o de l\u00edtio. Ambas as qu\u00edmicas t\u00eam um desempenho semelhante no arranque a frio. O chumbo-\u00e1cido \u00e9 ligeiramente melhor em W\/kg, mas o i\u00e3o de l\u00edtio proporciona grandes melhorias no ciclo de vida, melhor energia espec\u00edfica em Wh\/kg e boa aceita\u00e7\u00e3o de carga din\u00e2mica. O i\u00e3o de l\u00edtio fica aqu\u00e9m do esperado devido ao seu elevado custo por kWh, \u00e0 complexidade da sua reciclagem e ao seu historial de seguran\u00e7a menos brilhante do que o do chumbo-\u00e1cido.<\/p>\n\n\n\n
A bateria de arranque foi concebida para fazer arrancar um motor com uma carga moment\u00e2nea de alta pot\u00eancia que dura cerca de um segundo. Para o seu tamanho, a bateria \u00e9 capaz de fornecer uma corrente elevada, mas n\u00e3o pode ser submetida a um ciclo profundo. As baterias de arranque s\u00e3o classificadas com Ah ou RS (capacidade de reserva) para indicar a capacidade de armazenamento de energia, bem como CCA (amperes de arranque a frio) para indicar a corrente que uma bateria pode fornecer a uma temperatura fria. A norma SAE J537 especifica 30 segundos de descarga a -18\u00b0C (0\u00b0F) com o ampere CCA nominal sem que a tens\u00e3o da bateria des\u00e7a abaixo dos 7,2 volts. RC reflecte o tempo de funcionamento em minutos a uma descarga constante de 25. (SAE significa Society of Automotive Engineers.) Consulte tamb\u00e9m BU-902a: Como medir o CCA.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/image-7.png\")
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Figura 1: Bateria de arranque.
A bateria de arranque tem muitas placas finas em paralelo para obter uma baixa resist\u00eancia com uma \u00e1rea de superf\u00edcie elevada.
A bateria de arranque n\u00e3o permite ciclos profundos. Cortesia da Cadex
Bateria de ciclo profundo
A bateria de ciclo profundo foi concebida para fornecer energia cont\u00ednua a cadeiras de rodas, carros de golfe, empilhadores e muito mais. Esta bateria \u00e9 constru\u00edda para uma capacidade m\u00e1xima e um n\u00famero de ciclos razoavelmente elevado. Isto \u00e9 conseguido atrav\u00e9s da espessura das placas de chumbo (Figura 2). Embora a bateria tenha sido concebida para ciclos, as descargas completas continuam a induzir stress e a contagem de ciclos est\u00e1 relacionada com a profundidade da descarga (DoD). As baterias de ciclo profundo s\u00e3o marcadas em Ah ou minutos de tempo de funcionamento. A capacidade \u00e9 normalmente classificada como uma descarga de 5 horas e 20 horas.<\/p>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.sunvoltbat.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/image-8.png\")
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Figura 2: Bateria de ciclo profundo.
A bateria de ciclo profundo tem placas espessas para melhorar as capacidades de ciclo.
A bateria de ciclo profundo permite geralmente cerca de 300 ciclos. Cortesia da Cadex
Uma bateria de arranque n\u00e3o pode ser trocada por uma bateria de ciclo profundo ou vice-versa. Embora um s\u00e9nior inventivo possa sentir-se tentado a instalar uma bateria de arranque em vez de uma bateria de ciclo profundo mais cara na sua cadeira de rodas para poupar dinheiro, a bateria de arranque n\u00e3o duraria muito tempo porque as placas finas semelhantes a esponjas dissolver-se-iam rapidamente com ciclos profundos repetidos.<\/p>\n\n\n\n
Uma descarga de 100% refere-se a uma descarga completa; 50% \u00e9 metade e 30% \u00e9 uma descarga moderada com 70% restantes.
\u00c1cido-chumbo ou i\u00f5es de l\u00edtio no seu autom\u00f3vel?
Desde que a Cadillac introduziu o motor de arranque em 1912, as baterias de chumbo-\u00e1cido serviram bem como bateria de elei\u00e7\u00e3o. Thomas Edison tentou substituir o chumbo-\u00e1cido pelo n\u00edquel-ferro (NiFe), mas o chumbo-\u00e1cido prevaleceu devido \u00e0 sua natureza robusta e tolerante, bem como ao seu baixo custo. Agora, o chumbo-\u00e1cido que serve de bateria de arranque nos ve\u00edculos est\u00e1 a ser desafiado pelo i\u00e3o de l\u00edtio.<\/p>\n\n\n\n