Características das Baterias de Celular
As baterias de celular modernas são predominantemente do tipo “pouch” de íon de lítio, capazes de suportar entre 300 a 500 ciclos de carga completa. A ausência de uma carcaça nas baterias do tipo “pouch” oferece a maior densidade de energia gravimétrica. Estas baterias, também conhecidas como baterias Li-ion, são recarregáveis e operam com base no movimento de íons de lítio do ânodo para o cátodo através de um eletrólito durante a descarga, e em sentido inverso durante a carga.
Vantagens das Baterias de Íon de Lítio
As baterias de íon de lítio possuem várias vantagens específicas, sendo as mais importantes a alta tensão da célula, alta densidade de energia e a ausência de efeito memória.
Parâmetros Importantes das Baterias
Para comparar e entender a capacidade de cada bateria, é essencial considerar certos parâmetros característicos. Estes incluem a tensão da célula, tensão de corte, capacidade e taxa de C.
Tensão da Célula
A tensão das baterias elétricas é criada pela diferença de potencial dos materiais que compõem os eletrodos na reação eletroquímica. A maioria das células de íon de lítio opera em torno de 3,8 volts, com carregadores de bateria ou USBs para a maioria dos smartphones fornecendo uma tensão de 5V.
Tensão de Corte
A tensão de corte é a tensão mínima permitida, geralmente definindo o estado de “vazio” da bateria. As baterias Li-ion têm uma tensão de corte mais alta, em torno de 3,2 V, com uma tensão nominal entre 3,6 a 3,8 V e uma tensão máxima de carga de até 4 – 4,2 V. Descarregar abaixo de 3,2V pode levar à instabilidade química na célula, reduzindo a vida útil da bateria.
Capacidade
A capacidade coulométrica é o total de Ampère-horas disponíveis quando a bateria é descarregada a uma corrente de descarga específica de 100% SOC até a tensão de corte. A capacidade típica das baterias de laptop varia de 3.000mAh a 4.000mAh.
Taxa de C
A taxa de C expressa a rapidez com que uma bateria é descarregada ou carregada em relação à sua capacidade máxima. Uma taxa de 1C significa que a corrente de descarga esgotará a bateria inteira em 1 hora. As baterias de íon de lítio geralmente suportam uma temperatura máxima de 60°C e são recomendadas para serem carregadas a no máximo 45°C sob uma taxa de carga de 0,5C. A taxa de C para uma bateria 18650 é geralmente de 1C, o que significa que podemos consumir um máximo de 2,85A da bateria.
Autodescarga
As baterias se autodescarregam gradualmente mesmo quando não estão conectadas ou fornecendo corrente. Isso se deve a reações químicas “laterais” que ocorrem dentro da célula, mesmo quando não há carga aplicada. As baterias recarregáveis de íon de lítio têm uma taxa de autodescarga tipicamente declarada pelos fabricantes de 1,5 a 2% por mês, aumentando com a temperatura e o estado de carga.
Degradação
Cada ciclo de carga e descarga resulta em alguma degradação das baterias recarregáveis. Isso geralmente ocorre devido à migração do eletrólito para longe dos eletrodos ou ao desprendimento do material ativo dos eletrodos. As baterias de íon de lítio 18650 modernas, comuns em baterias de laptop, têm uma vida útil de ciclo típica de 300 a 500 ciclos, sendo um ciclo definido como carregar uma bateria completamente descarregada até 100% e depois drená-la até zero novamente. Normalmente, uma bateria de celular dura entre dois e três anos. A regra de ouro para o carregamento ideal é manter a bateria entre 30% e 90% na maior parte do tempo, recarregando-a quando cair abaixo de 50%, mas desligando-a antes de atingir 100%.
Profundidade de Descarga
A profundidade de descarga é uma medida de quanto energia foi retirada de uma bateria, expressa como uma porcentagem da capacidade total. Por exemplo, uma bateria de 100 Ah da qual 40 Ah foram retirados passou por uma profundidade de descarga de 40% (DOD). Para baterias de íon de lítio, a vida útil do ciclo de uma célula depende fortemente do DOD. A perda de íons de lítio e material de eletrodo ativo é maior para ciclos de DOD maiores. Em DODs elevados, mecanismos adicionais de degradação podem ocorrer, resultando na decomposição e dissolução do material do cátodo e na perda de capacidade.
