Tecnologia da bateria de 12 volts

24 / 08 / 2020

Marketing

Já em 1859 a bateria de chumbo-ácido revelava-se um componente integral de praticamente todos os tipos de veículos automóveis, incluindo híbridos e elétricos. Ainda que os veículos híbridos e elétricos utilizem as baterias de iões de lítio e de níquel-metal hídrico para armazenar energia e propulsar o veículo, a fiável bateria de 12 volts ainda é utilizada para fornecer energia ao sistema elétrico de 12 volts do veículo.

Neste artigo, analisamos a tecnologia da bateria de 12 volts e as futuras estratégias que estão a ser exploradas em conjunto com os especialistas técnicos da Autodata.

Composta sem quaisquer peças em movimento no seu interior, a bateria de chumbo-ácido de 12 volts engloba seis células galvânicas, individualmente capazes de armazenar 2,1 volts. Cada célula incorpora uma placa positiva revestida de dióxido de chumbo e uma placa negativa de chumbo, divididas por uma grelha, bem como um material isolante denominado separador. Toda a estrutura é encapsulada num recipiente de plástico rígido preenchido com uma solução líquida conhecida como eletrólito, constituída por ácido sulfúrico e água. Após a aplicação de uma carga superior a 2,1 volts a cada célula, é desencadeada uma reação química no interior da bateria, criando energia elétrica pronta a utilizar.

12V battery diagram

1, Célula galvânica. 2, Placa positiva revestida de dióxido de chumbo. 3, Placa negativa de chumbo. 4, Grelha. 5, Separador. 6, Placa de chumbo.

Desde a invenção da bateria de chumbo-ácido, praticamente não houve atualizações dignas de nota em termos de conceção. Dito isto, em meados dos anos 70 deu-se a evolução para a bateria de chumbo-ácido “sem manutenção” ou “selada”. No entanto, designar as baterias por estritamente seladas não é uma formulação exata, já que, independentemente da terminologia utilizada, as baterias sem manutenção ou seladas continuam a incluir válvulas de saída de segurança que libertam a pressão interna em caso de sobrecarga ou avaria da célula. É precisamente por este motivo que são também designadas por baterias de “chumbo-ácido de válvula regulada” (VRLA – Valve Regulated Lead Acid).

O que faz com que a bateria VRLA não necessite de manutenção, eliminando a necessidade de perfazer o volume com água destilada, é a reação química que ocorre quando o oxigénio formado na placa positiva é combinado com o hidrogénio libertado pela placa negativa. A síntese entre os dois compostos formula água que é reciclada pela bateria, o que faz com que não necessite de manutenção.

Desta forma, sem se afastar muito da química da bateria VRLA, o mesmo conceito evoluiu dando origem à bateria de gel e não-tecido absorvente em fibra de vidro (AGM – Absorbed Glass Mat). As baterias de gel e AGM continuam a pertencer à categoria de baterias seladas e reguladas por válvula. No entanto, verificam-se diferenças significativas entre ambas. O ácido da bateria de gel é gelificado em sílica para formar uma massa líquida espessa, ao passo que o eletrólito de AGM é saturado para formar um separador de fibra de vidro sob a forma de malha.

Este avanço inovador na tecnologia proporciona diversas vantagens: ambas as baterias são praticamente sem manutenção, resistentes à vibração, não possuem líquido a flutuar livremente que possa escapar e podem ser colocadas em segurança em áreas com ventilação reduzida. Contudo, na medida em que a bateria AGM pode oferecer um desempenho superior com a capacidade corrente e descarregar muito lentamente, é a escolha preferida da indústria automóvel e frequentemente instalada na geração de veículos com sistema stop/start.

Neste ponto, vale a pena mencionar que os veículos equipados com sistemas de monitorização da bateria terão de ser sujeitos a uma recalibração sempre que a bateria for renovada. Os sistemas de monitorização da bateria oferecem informações precisas sobre o estado da bateria, ao mesmo tempo que levam em consideração os efeitos do envelhecimento da mesma. Valores como dados da corrente e da bateria têm de ser redefinidos utilizando equipamentos de diagnóstico. Se este aspeto for negligenciado, pode ocorrer uma sobrecarga e causar uma avaria prematura da bateria.

Recomenda-se cautela ao utilizar carregadores de baterias externos, já que as baterias VRLA devem ser carregadas a uma baixa taxa de carga e a um ritmo lento. Devem ser utilizados carregadores de bateria inteligentes capazes de regular automaticamente a tensão e a corrente para prevenir danos na bateria. Caso tenha alguma dúvida sobre a compatibilidade e a utilização, siga as recomendações do fabricante do produto.

O futuro

A indústria automóvel continua em busca da próxima evolução em termos de tecnologia de baterias. O derradeiro objetivo consiste em inventar uma bateria capaz de armazenar grandes quantidades de energia elétrica mas que exija um período de tempo relativamente curto para a sua recarga completa. Os seguintes exemplos oferecem um rápido panorama de alguns dos novos elementos e estratégias que estão a ser explorados.

• As baterias de estado sólido substituem o eletrólito encontrado nas baterias atuais por uma substância sólida para aumentar a capacidade energética. Devido ao facto de as temperaturas de funcionamento serem baixas, qualquer risco de incêndio ou explosão é reduzido. Acredita-se que estas baterias tenham uma vida útil mais longa e a sua produção também é considerada mais barata do que a das baterias existentes.

• As baterias de silício utilizam silício nas baterias de iões de lítio. Como tal, a capacidade de carga é aumentada, o que resulta numa bateria que dura consideravelmente mais tempo entre os intervalos de recarga. O silício é um material de elevada disponibilidade, o que também o converte numa opção bastante viável.

• As baterias de iões de fluoreto alegam armazenar até dez vezes mais energia em comparação com as atuais baterias de iões de lítio. No entanto, as atuais baterias de iões de fluoreto só funcionam a altas temperaturas, pelo que é necessário resolver esta limitação de temperatura até que esta solução se possa tornar realista.

Apesar da idade madura da bateria de 12 volts, ainda existe margem para melhorias e os ensinamentos do passado indicam que a perfeição da bateria pode ser um progresso lento e calculado. É improvável que avanços significativos no futuro da tecnologia das baterias ocorram do dia para a noite e a indústria pode esperar que estes progressos surjam em intervalos de vários anos ou mesmo de décadas.

O módulo de desligar e ligar a bateria dedicado da Autodata oferece aos técnicos todas as informações de que necessitam para trabalhar com as baterias da atualidade de forma eficiente e bem-sucedida. Este módulo inclui diagramas que demonstram as localizações e os procedimentos para desligar baterias, instruções sobre como preparar a bateria para a desligar e uma lista dos componentes elétricos que devem ser redefinidos depois de voltar a ligar a bateria.