Que bateria escolher?

Ao escolher uma bateria, convém ter em consideração as seguintes características:

• A capacidade da bateria em miliamperes-hora (mAh) (método de cálculo indicado mais abaixo)
• A tensão, que é determinada pelos materiais que compõem os elétrodos e pode ir de 3,2 V a 4 V no caso das baterias de lítio e de 1,2 V a 2 V nas restantes
• A temperatura de funcionamento
• O tamanho da bateria e a sua forma
• O tipo de utilização
• O preço

Todas as baterias têm duas características comuns:

• A tensão, expressa em volts (V): as baterias recarregáveis têm geralmente 12 V. Para tensões superiores a 12 V, de 24 V ou 48 V, são utilizadas várias unidades de 2 V, destinadas à montagem em série, e que têm uma vida útil de cerca de 10 anos.
• A capacidade, expressa em amperes‑hora (Ah): para aumentar a capacidade, é necessário ligar várias baterias em paralelo.

Multiplicando a tensão pela capacidade, obtém-se a quantidade de eletricidade armazenada em quilowatt-hora (kWh). Exemplo: uma bateria de 12 V – 100 Ah contém teoricamente 12 x 100 = 1 200 Wh = 1,2 kWh.

Em função destas características, irá escolher a tecnologia, ou seja, o tipo de bateria segundo a sua composição química: chumbo-ácido, níquel, lítio. Não há um tipo de bateria melhor do que outro. Cada um tem os seus pontos fortes e os seus pontos fracos, devendo a escolha ser feita de acordo com as exigências das aplicações a que a bateria se destina.

As baterias têm uma vida útil pré-determinada, indicada em número de ciclos de carga, mas que pode variar em função das condições ambientais (temperatura atmosférica) e da sua utilização (profundidade de descarga). Para aumentar a vida útil da bateria e otimizar o seu funcionamento, é aconselhável seguir as recomendações de armazenamento e utilização.

Para dimensionar corretamente a bateria que pretende adquirir, deverá calcular o consumo total previsto para um dia inteiro e dividir esse número (watts/dia) pela tensão de corrente contínua (em volts). Certas baterias, especialmente as de chumbo, não devem descarregar mais de 50%. Para calcular a potência mínima necessária, divida este resultado (amperes/dia) por 0,5. Em comparação com o funcionamento a 12 V, é possível reduzir a potência necessária para metade se trabalhar com uma tensão de 24 V, e para um quarto se trabalhar com uma tensão de 48 V. Caso seja necessário ter vários equipamentos a funcionar em simultâneo, convém dispor de uma potência mais alta.

As baterias de lítio são acumuladores eletroquímicos que têm como elemento químico o lítio. Qualquer material que contenha lítio pode ser utilizado numa bateria de iões de lítio. Por conseguinte, é muito difícil indicar regras gerais sobre este tipo de baterias, uma vez que os dispositivos mais pequenos (câmaras fotográficas, telemóveis, etc.) e os que consomem mais energia (veículos híbridos, elétricos, aeronáuticos, etc.) não partilham as mesmas exigências em termos de vida útil, de custo ou de potência.

Existem vários tipos de baterias de lítio:

• Ião de lítio (Li-ion): são baterias muito estáveis com uma densidade de energia muito elevada (a mais alta disponível atualmente).
• Polímero de lítio (Li-Po): esta tecnologia à base de iões de lítio utiliza um eletrólito polimérico em vez de um eletrólito líquido. Aquele eletrólito é formado por polímeros semissólidos de alta condutividade. Trata-se de uma tecnologia seca bastante promissora.
• Fosfato de ferro de lítio (LiFePO4): a sua densidade de energia é inferior à das outras baterias, mas apresentam uma excelente vida útil e elevada segurança. São ideais para fontes de alimentação de emergência (UPS).

Vantagens:

• Elevada densidade de energia, o que permite reduzir o peso e o volume das baterias
• Pouca manutenção
• Recarregáveis
• Longa vida útil
• Taxa de autodescarga muito baixa
• Grande variedade de formatos
• Efeito de memória limitado

Desvantagens:

• Custo mais elevado
• Requerem um circuito de proteção, pois podem ser perigosas
• Regras estritas para o transporte
• Degradam-se quer sejam usadas quer não

Ciclos: têm uma vida útil de aproximadamente 1 300 ciclos de carga/descarga completa, isto é, com 100% de profundidade de descarga.

Aplicações das baterias de lítio em geral:

• Armazenamento de energia solar e eólica
• Armazenamento de energia elétrica
• Aplicações autónomas (iluminação pública, parquímetros, câmaras de segurança, radares de ação pedagógica, semáforos, etc.)
• Mobilidade (bicicletas elétricas, veículos elétricos utilitários e industriais, robótica, aeronáutica, drones, transporte marítimo, etc.)
• Energia portátil (baterias, conversores, grupos geradores de energia)

Há dois tipos de baterias de chumbo:

• As baterias de chumbo ventiladas, também ditas abertas ou VLA, com um eletrólito líquido de ácido sulfúrico diluído em água. A sua particularidade consiste no facto de serem baterias fiáveis, com uma tecnologia bem conhecida desde o século XIX e perfeitamente consolidada. Por outro lado, têm a desvantagem de serem sensíveis a variações de temperatura. Além disso, necessitam de manutenção regular, nomeadamente para reposição do nível de água destilada, uma vez que o eletrólito se vai evaporando.
• As baterias de chumbo seladas, também ditas reguladas por válvulas ou VRLA, em que o eletrólito tem a consistência de um gel. Têm como vantagens não necessitarem de manutenção, serem fáceis de movimentar e transportar (pois estanques) e apresentarem uma estabilidade totalmente assegurada pelo fabricante. Têm uma vida útil de cerca de 400 ciclos com 80% de profundidade de descarga.

Vantagens:

• Fiabilidade
• Durabilidade
• Sem efeito de memória (não viciam)
• Baixo custo
• Baixa taxa de autodescarga (5 a 10% por mês)

Desvantagens:

• Peso elevado
• Baixa autonomia
• Sensibilidade ao frio
• Manutenção regular (aplicável apenas às baterias ventiladas)
• Baixa densidade de energia

Aplicações:

• Indústria
• Equipamentos de veículos ferroviários e automóveis (incluindo camiões), aviões, satélites, etc.

As baterias de hidreto metálico de níquel, também conhecidas por baterias Ni-MH, ou de níquel-hidreto metálico, vieram substituir em grande parte as baterias Ni-Cd, de níquel-cádmio, por serem menos nocivas para o ambiente. Com efeito, a presença de cádmio nas pilhas de Ni-Cd dificulta a reciclagem destas. As baterias Ni-MH têm uma elevada densidade de energia e podem ser completamente descarregadas sem que tal afete a sua vida útil.

A principal desvantagem deste tipo de baterias reside na sua baixa capacidade, sendo portanto mais adequadas para pequenos dispositivos portáteis que não necessitem de uma automia superior a algumas horas. Geralmente têm uma vida útil de 500 a 700 ciclos com 80% de profundidade de descarga.

Vantagens das baterias Ni-Cd:

• Vida útil muito longa (até 20 anos)
• Suportam temperaturas extremas (de -20°C a +40 °C).
• Baixa resistência interna: alta densidade de energia, combinada com capacidade de carga rápida
• Mais leves que as baterias de chumbo

Desvantagens das baterias Ni-Cd:

• Mais caras
• Poluentes: tanto o níquel como o cádmio são tóxicos, o que encarece os processos de eliminação e reciclagem destas baterias
• Efeito de memória: é preciso descarregar completamente a bateria antes de a recarregar
• Autonomia média

Vantagens das baterias Ni-MH:

• Semelhantes às das Ni-Cd
• Menos efeito de memória
• Maior capacidade

Desvantagens das baterias Ni-MH:

• Custo mais elevado
• Sujeitas ao fenómeno de autodescarga

Os modelos mais correntes são a pilha alcalina de zinco-dióxido de manganês (Zn-MnO2) e a pilha alcalina lítio-dióxido de manganês (Li-MnO2). A pilha alcalina é usada sobretudo para fins domésticos e, no que diz respeito ao formato, as mais comuns são as pilhas cilíndricas (LR3, LR6, LR14, LR20) e tipo botão. Devido ao seu tamanho e peso, as pilhas alcalinas são bastante utilizadas em dispositivos portáteis de baixa potência, tais como telecomandos/controles remotos, lanternas, relógios, brinquedos, etc.

Vantagens:

• Baratas
• Razoável densidade de energia
• À venda em toda a parte

Desvantagens:

• Normalmente, as pilhas alcalinas não são recarregáveis