Taxa C das Baterias: Entendendo a Capacidade e Eficiência de Descarga
Uma bateria elétrica é, em essência, uma fonte de energia elétrica contínua (DC). Ela transforma energia química armazenada em energia elétrica por meio de um processo eletroquímico, fornecendo uma força eletromotriz para permitir o fluxo de correntes em circuitos elétricos e eletrônicos. Uma bateria típica consiste em uma ou mais células voltaicas. O princípio fundamental em uma célula eletroquímica é a ocorrência espontânea de reações redox em dois eletrodos separados por um eletrólito, que é uma substância condutora iônica e eletricamente isolante.
O Que é a Taxa C em Baterias
A taxa C é utilizada para expressar a rapidez com que uma bateria é descarregada ou carregada em relação à sua capacidade máxima, possuindo unidades em h-1. A energia contida em uma bateria pode ser descarregada em diferentes taxas, significando que quanto maior a corrente de descarga, menor o tempo de funcionamento da bateria. Da mesma forma, uma corrente de descarga menor implica em mais tempo para descarregar completamente a bateria. Altas taxas C geram mais calor e causam o aumento da temperatura da célula, desencadeando mecanismos de degradação de alta temperatura. Portanto, a taxa C reduz a vida útil e a capacidade utilizável de uma bateria.
Fabricantes costumam publicar fichas técnicas com gráficos mostrando a capacidade versus as curvas de taxa C. Uma taxa de 1C significa que a corrente de descarga esgotará toda a bateria em 1 hora. Para uma bateria com capacidade de 100 Amp-hrs, isso corresponde a uma corrente de descarga de 100 Amps. Os padrões para baterias recarregáveis geralmente avaliam a capacidade e os ciclos de carga ao longo de um tempo de descarga de 4 horas (0,25C), 8 horas (0,125C) ou mais.
Baterias Alcalinas e NiMH
Para obter uma leitura de capacidade razoavelmente boa, as baterias alcalinas e de ácido-chumbo são comumente avaliadas em uma taxa muito baixa de 0,05C, ou seja, um descarregamento de 20 horas. Conforme a Energizer, para baterias NiMH, a taxa de descarga normal é de 0,2C. A capacidade nominal da bateria é medida nesta taxa. Em uma taxa de descarga mais alta, a capacidade real da bateria será muito menor do que a nominal. A bateria NiMH pode ser descarregada a uma taxa máxima de 3C.
Baterias Li-ion e 18650
A maioria das baterias de íon de lítio só suporta uma temperatura máxima de 60°C e é recomendado que sejam carregadas a um máximo de 45°C sob uma taxa de carga de 0,5C. A classificação C para uma bateria 18650 geralmente é de 1C, o que significa que podemos consumir um máximo de 2,85A da bateria. Para evitar perigos ou degradação precoce da capacidade, é necessário seguir as recomendações do fabricante.
Outras Características Importantes das Baterias
Para comparar e entender a capacidade de cada bateria, alguns parâmetros importantes são característicos de cada tipo de bateria. Estes parâmetros são uma referência ao escolher uma bateria, e qualidades específicas são necessárias, pois as baterias são utilizadas em todos os tipos de dispositivos e para infinitos propósitos.
Tensão da Célula: A tensão das baterias elétricas é criada pela diferença de potencial dos materiais que compõem os eletrodos positivos e negativos na reação eletroquímica.
Tensão de Corte: A tensão de corte é a tensão mínima permitida, definindo geralmente o estado “vazio” da bateria.
Capacidade: A capacidade coulométrica é o total de Amp-horas disponíveis quando a bateria é descarregada a uma certa corrente de descarga de 100% SOC até a tensão de corte.
Auto-descarga: As baterias se auto-descarregam gradualmente, mesmo quando não estão conectadas e fornecendo corrente, devido a reações químicas “laterais” que ocorrem dentro da célula mesmo sem carga.
Degradação: Alguma degradação das baterias recarregáveis ocorre a cada ciclo de carga e descarga.
Profundidade de Descarga: A profundidade de descarga é uma medida de quanto energia foi retirada de uma bateria e é expressa como uma porcentagem da capacidade total.
Estado de Carga: O estado de carga refere-se à quantidade de carga em uma bateria em relação aos seus estados “cheio” e “vazio” definidos, ou seja, a quantidade de carga em Amp-horas restante na bateria.
