Gerenciamento térmico para baterias de lítio

As baterias de lítio são atualmente utilizadas em diversas aplicações, desde máquinas fora de estrada a veículos agrícolas, plataformas aéreas, apoio terrestre em aeroportos e aplicações marítimas. Cada uma delas possui seus próprios requisitos, dependendo das condições de operação.

Uma bateria de lítio Flash Battery para aplicações em máquinas industriais. (Foto: Flash Battery)

O controle de temperatura, ou gerenciamento térmico, da bateria é uma função crítica, desempenhando um papel crucial no desempenho e na vida útil total. Temperaturas muito baixas reduzem a capacidade da bateria; muito altas podem causar degradação e reduzir o número de ciclos de recarga possíveis.

Marco Righi, CEO e fundador da Flash Battery, explicou que a faixa de temperatura ideal para baterias de lítio é entre 20°C e 35°C. "Isso não significa que as baterias não possam funcionar em temperaturas mais baixas ou mais altas, mas que a vida útil esperada da bateria será afetada", disse ele. "Considerando que a tecnologia de lítio permite mais de 4.000 ciclos, mesmo que haja uma ligeira redução na vida útil devido à faixa de temperatura, as baterias ainda podem garantir uma duração adequada para a vida útil do veículo."

Sistemas de refrigeração

Sistemas de refrigeração podem ter um impacto significativo no custo de todo o sistema de bateria. Portanto, evitá-los pode resultar em uma economia significativa.

De acordo com a Flash Battery, a maioria das aplicações off-road não precisa de um sistema de resfriamento de bateria devido aos tempos de carga/descarga mais longos. É o ciclo rápido que pode afetar a temperatura da bateria e reduzir a vida útil máxima.

“Um sistema de resfriamento geralmente é necessário para aplicações que exigem carregamento ultrarrápido ou em sistemas híbridos onde a bateria descarrega muito rapidamente”, relatou Righi. “Escolher baterias grandes significa que as baterias não serão sobrecarregadas ou superaquecidas durante o uso.”

Os sistemas de resfriamento podem ser implementados com um sistema de ventilação forçada; um sistema de resfriamento a ar dentro da bateria; ou um sistema de resfriamento a líquido dentro da bateria. A melhor solução dependerá da aplicação, da carga da bateria e da previsão de produção.

“Para aplicações internas, como sistemas automatizados usados em logística, a ventilação forçada geralmente é suficiente”, disse Righi. “Para aplicações externas, geralmente é necessária uma solução de resfriamento líquido.”

Sistemas de Aquecimento

Uma das limitações das baterias de lítio é que elas não conseguem carregar em temperaturas abaixo de 0°C. Além disso, se deixadas em temperaturas abaixo de 10°C, a resistência interna pode sofrer, resultando em queda de tensão e perda de eficiência. Um sistema de aquecimento permite que um veículo opere ao ar livre, independentemente das condições climáticas.

Os sistemas de aquecimento para baterias podem ser implementados de duas maneiras diferentes: utilizando elementos de aquecimento elétricos ou com um circuito de fluido. Um sistema de aquecimento é altamente recomendado para baterias de lítio em veículos híbridos ou elétricos. O aquecimento é controlado pelo sistema de gerenciamento de bateria (BMS) de acordo com a necessidade operacional. Um sistema de aquecimento pode auxiliar o desempenho da bateria e aumentar a eficiência geral do veículo, especialmente após um período de inatividade em baixas temperaturas.

BMS para Segurança

O BMS da Flash Battery monitora o funcionamento dos conjuntos de baterias por meio de uma série de parâmetros. Em caso de superaquecimento, ele consegue detectar se o problema é em uma única célula ou se a temperatura aumentou em todo o conjunto de baterias.

Se uma única célula estiver envolvida, o BMS interrompe imediatamente a fase de carga/descarga e emite um aviso para evitar danos a todo o conjunto. O superaquecimento mais generalizado pode ser causado pelo uso intensivo da bateria. Nesse caso, o BMS interage com o veículo para reduzir o desempenho e evitar novos aumentos de temperatura.

“Um BMS inteligente atua preventivamente para evitar o superaquecimento antes que ele aconteça”, disse Righi. “A função mais importante do BMS é o balanceamento da bateria. Nosso Sistema de Balanceamento Flash exclusivo atua tanto ativa quanto passivamente, com uma potência de balanceamento muito maior do que um BMS tradicional (20 A). Ele garante um balanceamento ultrarrápido e sempre assegura a máxima autonomia da bateria.”

Além do balanceamento, o BMS gerencia:

• todos os parâmetros da bateria em tempo real;
• as informações a serem enviadas ao sistema de controle do veículo, ao sistema de gerenciamento do motor ou ao visor;
• o sistema de recarga;
• o resfriamento e aquecimento da bateria;
• e a análise preditiva da saúde dos equipamentos alimentados pela bateria.

Reciclagem de baterias de lítio: qual a posição do setor? A Flash Battery nos ajuda a entender as tecnologias mais recentes em reciclagem de baterias e opções futuras, como reciclagem direta e segunda vida útil para baterias.