Atualização para bateria de lítio LiFePO4
As baterias de lítio LiFePO4 estão a tornar-se cada vez mais populares no mercado de lazer e muitas pessoas estão a tentar atualizar-se para esta tecnologia mais eficiente. Infelizmente, a simples atualização da bateria pode não ser suficiente e pode ser necessário fazer alterações fundamentais à sua configuração de 12V.
Neste guia, vamos explicar-lhe os conceitos básicos das baterias de lítio e ver o que precisa para garantir que a sua configuração é adequada para esta atualização.
O que é uma pilha de lítio?
As baterias de lítio contêm fosfato de ferro-lítio (LiFePO4) como cátodo, ao contrário das baterias de chumbo-ácido que utilizam dióxido de chumbo. Ao contrário das baterias de chumbo-ácido húmidas, as baterias de lítio têm também um eletrólito não líquido, o que significa que são muito mais seguras de armazenar e não gastam nem necessitam de manutenção.
O que é LiFePO4?
O fosfato de lítio-ferro (LiFePO4) é um mineral natural que foi identificado para utilização como cátodo em 1996 e que, desde então, tem vindo a ganhar uma aceitação considerável no mercado. Devido à baixa condutividade eléctrica, foram feitos muitos desenvolvimentos para ajudar a aumentar o seu desempenho, tais como revestir as partículas com nanotubos de carbono, reduzir o seu tamanho ou revesti-las com pirofosfato de lítio. Todos estes avanços aumentaram o potencial de armazenamento de energia das baterias de lítio, reduzindo simultaneamente o seu peso e tamanho. A tecnologia ainda está a dar os primeiros passos, pelo que os desenvolvimentos continuarão a aumentar o seu desempenho ao longo do tempo.
Porque é que é melhor do que outros tipos de pilhas?
O lítio é o mais leve de todos os metais e tem o potencial eletroquímico mais elevado, o que oferece uma relação potência/peso muito melhor em comparação com as baterias de chumbo-ácido húmidas tradicionais, o que significa que pode obter mais potência com o mesmo peso. O lítio é também mais resistente ao carregamento, uma vez que pode suportar um número muito maior de ciclos de carga e taxas de carga mais elevadas sem causar danos.
As baterias de lítio podem ser armazenadas num estado parcialmente carregado, ao contrário das baterias de chumbo-ácido, e não sofrem danos a longo prazo. De facto, as baterias de lítio preferem ser armazenadas num estado semi-carregado, uma vez que isso prolonga a sua vida útil. Isto porque, se estiverem totalmente carregadas, todos os electrões estarão no terminal negativo, deixando o terminal positivo esgotado durante longos períodos. Isto pode causar danos devido à instabilidade e, por esta razão, é boa prática quando se armazenam as baterias de lítio durante longos períodos de tempo que estas permaneçam num estado de carga de 50% para ajudar a manter os electrões equilibrados.
A tabela seguinte apresenta algumas caraterísticas-chave de desempenho das baterias de lítio versus baterias de chumbo-ácido (AGM):
Preciso de um BMS?
Ter um sistema de gestão da bateria (BMS) é extremamente importante para as baterias de lítio. Estes sistemas desligam as fontes de carga/descarga da bateria em caso de uma condição perigosa, por exemplo, sobretensão ou falha interna, e monitorizam a tensão das células internas para garantir que permanecem equilibradas durante o ciclo de carga, ajudando a evitar a sobrecarga ou a subcarga. Ao contrário das baterias de chumbo-ácido, as células das baterias de lítio não se podem auto-equilibrar durante o carregamento.
Muitas baterias de lítio vêm com um BMS integrado internamente, enquanto outras vêm sem um BMS e exigem a ligação de um externo separado. De qualquer forma, é importante compreender a configuração da sua bateria para garantir que o seu sistema tem um BMS instalado para monitorizar e proteger a bateria.
O meu carregador de rede vai funcionar?
As baterias de lítio requerem um perfil de carregamento diferente das baterias de chumbo-ácido húmidas. Um carregador de rede com um perfil de carga apenas de chumbo-ácido recarregaria parcialmente uma bateria de lítio, no entanto, é muito improvável que atinja 100%, uma vez que a tensão durante o modo de adsorção não está optimizada para a carga de lítio. Verificar-se-ia também que a bateria de lítio teria de ser esgotada até cerca de 20% da sua capacidade total antes de o carregador recomeçar a sua fase de carregamento em massa. Isto deve-se ao facto de, em comparação com as baterias de chumbo-ácido, as baterias de lítio não sofrerem uma queda tão significativa da tensão nominal à medida que a capacidade de carga diminui. Assim, para um estado de carga equivalente, uma bateria de lítio tem uma tensão nominal muito mais elevada do que uma bateria de chumbo-ácido. Um carregador de bateria configurado para carregamento de chumbo-ácido corresponderia a esta tensão mais elevada com um estado de carga mais elevado e impediria o início do carregamento em massa. No entanto, um carregador de bateria com uma configuração de carregamento de lítio dedicada seria programado para iniciar o carregamento em massa com uma tensão nominal muito mais elevada.
Por este motivo, antes de atualizar a sua bateria, vale a pena verificar se o seu carregador ou sistema de carregamento de rede tem uma definição específica de lítio para utilizar ou se deve ser atualizado juntamente com a bateria.
Carregar LiFePO4 com o alternador?
Sim, no entanto, não será possível utilizar um sistema de relé como atualmente. Isto porque o relé permite simplesmente que a carga do alternador seja passada para a bateria auxiliar, normalmente com uma tensão fixa. Isto é bom para carregar a bateria de arranque do veículo, mas nem sequer está optimizado para baterias de chumbo-ácido, pelo que não é definitivamente adequado para baterias de lítio. A solução é utilizar um carregador DC-DC que obtém a sua energia do alternador e produz um perfil de tensão para qualquer tipo de bateria selecionado, incluindo as de lítio. Os carregadores DC-DC são necessários para os veículos Euro 5/6, independentemente da química da bateria auxiliar (consulte o nosso artigo aqui), pelo que poderá já ter um com a sua configuração atual de chumbo-ácido, mas é algo a considerar quando pensar em atualizar para lítio.
O que acontece ao meu controlador solar?
A maioria dos controladores MPPT já tem uma definição de lítio, no entanto, descobrimos que alguns painéis solares não têm e algumas marcas mais baratas também não. Vale a pena verificar isso antes de comprar a bateria, seja verificando a configuração no controlador ou consultando o manual. Se comprar um novo controlador solar MPPT, recomendamos que escolha uma marca conceituada, uma vez que esta tende a ter em conta os químicos mais recentes das baterias, como o lítio, ou, pelo menos, verifique as especificações do novo controlador.
O que acontece ao resto do meu sistema?
O resto do seu sistema elétrico deve funcionar normalmente assim que a nova bateria for instalada, por isso não há necessidade de refazer a ligação completamente. No entanto, se não tiver a certeza, vale a pena procurar o conselho de um eletricista de automóveis para verificar o sistema e certificar-se.
Esperamos que este artigo lhe tenha sido útil, no entanto, se tiver mais alguma questão ou dúvida, contacte-nos aqui ou em info@coelectrix.com.
Pode visitar a nossa secção de baterias de lítio aqui