O objetivo de uma bateria é armazenar energia e liberá-la no momento desejado. Esta seção examina a descarga sob diferentes taxas C e avalia a profundidade de descarga até a qual uma bateria pode atingir com segurança. O documento também observa diferentes assinaturas de descarga e explora a vida útil da bateria sob diversos padrões de carga.
A bateria eletroquímica tem a vantagem sobre outros dispositivos de armazenamento de energia, pois a energia permanece alta durante a maior parte da carga e depois cai rapidamente à medida que a carga se esgota. O supercapacitor tem descarga linear, e o ar comprimido e um dispositivo de armazenamento de volante são o inverso da bateria, fornecendo a maior potência no início.Figuras 1, 2 e 3ilustrar as características de descarga simuladas da energia armazenada.
A maioria das baterias recarregáveis pode ser sobrecarregada brevemente, mas isso deve ser mantido por um curto período. A longevidade da bateria está diretamente relacionada ao nível e à duração do estresse infligido, que inclui carga, descarga e temperatura.
Os entusiastas do controle remoto (RC) são uma raça especial de usuários de baterias que ampliam ao máximo a tolerância de baterias "frágeis" de alto desempenho, descarregando-as a uma taxa C de 30C, 30 vezes a capacidade nominal. Tão emocionante quanto um helicóptero RC, um carro de corrida e uma lancha rápida podem ser; a expectativa de vida das embalagens será curta. Os entusiastas do RC estão bem cientes do compromisso e estão dispostos a pagar o preço e a enfrentar riscos adicionais de segurança.
Para obter o máximo de energia por peso, os fabricantes de drones gravitam em torno de células com alta capacidade e escolhem a Energy Cell. Isto contrasta com as indústrias que exigem cargas pesadas e longa vida útil. Essas aplicações vão para o Power Cell mais robusto com capacidade reduzida.
Profundidade de Descarga
Descargas de chumbo-ácido até 1,75V/célula; sistema baseado em níquel para 1.{4}}V/célula; e a maioria dos íons de lítio para 3,0V/célula. Neste nível, cerca de 95% da energia é gasta e a tensão cairia rapidamente se a descarga continuasse. Para proteger a bateria contra descarga excessiva, a maioria dos dispositivos impede a operação além da tensão de final de descarga especificada.
Ao remover a carga após a descarga, a tensão de uma bateria saudável se recupera gradualmente e aumenta em direção à tensão nominal. Diferenças na afinidade dos metais nos eletrodos produzem esse potencial de tensão mesmo quando a bateria está vazia. Uma carga parasita ou alta autodescarga impede a recuperação da tensão.
Uma corrente de carga elevada, como seria o caso ao perfurar concreto com uma ferramenta elétrica, reduz a tensão da bateria e o limite de tensão de fim de descarga é frequentemente ajustado para um valor mais baixo para evitar corte prematuro. A tensão de corte também deve ser reduzida ao descarregar em temperaturas muito baixas, pois a tensão da bateria cai e a resistência interna da bateria aumenta.
A carga excessiva de uma bateria de chumbo-ácido pode produzir sulfeto de hidrogênio, um gás incolor, venenoso e inflamável que cheira a ovo podre. O sulfeto de hidrogênio também ocorre durante a decomposição da matéria orgânica em pântanos e esgotos e está presente em gases vulcânicos e no gás natural. O gás é mais pesado que o ar e se acumula no fundo de espaços mal ventilados. Forte no início, o olfato enfraquece com o tempo e as vítimas desconhecem a presença do gás.
O que constitui um ciclo de descarga?
Um ciclo de descarga/carga é comumente entendido como a descarga completa de uma bateria carregada com posterior recarga, mas nem sempre é esse o caso. As baterias raramente são totalmente descarregadas e os fabricantes costumam usar a fórmula de profundidade de descarga de 80% (DoD) para avaliar uma bateria. Isto significa que apenas 80% da energia disponível é entregue e 20% permanece em reserva. O ciclo de uma bateria com descarga inferior à total aumenta a vida útil, e os fabricantes argumentam que isso está mais próximo de uma representação de campo do que de um ciclo completo porque as baterias são comumente recarregadas com alguma capacidade livre restante.
Não existe uma definição padrão sobre o que constitui um ciclo de alta. Alguns contadores de ciclo adicionam uma contagem completa quando a bateria é carregada. Uma bateria inteligente pode exigir uma descarga de 15% após a carga para se qualificar para um ciclo de descarga; qualquer coisa menos não é contada como um ciclo. A bateria de um satélite tem um DoD típico de 30 a 40 por cento antes de as baterias serem recarregadas durante o dia do satélite. Uma nova bateria EV pode carregar apenas 80% e descarregar até 30%. Essa largura de banda aumenta gradualmente à medida que a bateria descarrega para fornecer distâncias de condução idênticas. Evitar cargas e descargas completas reduz o estresse da bateria.
Um carro híbrido utiliza apenas uma fração da capacidade durante a aceleração, antes que a bateria seja recarregada. A partida do motor de um veículo consome menos de 5% da energia da bateria de arranque, e isso também é chamado de ciclo na indústria automotiva. A referência à contagem cíclica deve ser feita no contexto do respectivo dever.
A referência ao ciclo de descarga ou à contagem de ciclos não se relaciona igualmente bem com todas as aplicações da bateria. Um exemplo em que a contagem dos ciclos de descarga não reflete com precisão o estado de vida é um dispositivo de armazenamento (ESS). Estas baterias complementam as energias renováveis provenientes da energia eólica e fotovoltaica, fornecendo energia de curto prazo quando necessário e armazenando-as em excesso. O tempo entre carga e descarga pode ser em milissegundos; o estado de carga típico da bateria é de 40–60%. Em vez da contagem cíclica, a contagem de Coulomb pode ser usada como meio de medir o desgaste.