Publicado em 14 Sep 2021

Os parâmetros normativos das células e baterias de lítio estacionárias

Redação

A célula de lítio secundária é aquela na qual a energia elétrica é derivada de reações de inserção/extração de íons de lítio ou reações de oxidação/redução de lítio entre o eletrodo negativo e eletrodo positivo. As células podem apresentar diferentes formatos, cilíndrico, prismático e pouch. Uma célula tipicamente possui um eletrólito que consiste de um sal de lítio e um solvente orgânico composto na forma líquida, gel ou sólida e possui um invólucro de filme laminado ou metálico. A célula não está pronta para uso em uma aplicação, pois ainda não está no seu empacotamento final, com terminais apropriados e dispositivo eletrônico de controle. O pack de bateria é um dispositivo de armazenamento de energia composto de uma ou mais células ou módulos eletricamente conectados com circuito de monitoramento. O pack de bateria pode incorporar um empacotamento de proteção e ser provido com terminais ou outros arranjos de interconexão. Ele pode também incluir dispositivos de proteção, que provejam informações (por exemplo, tensão da célula) para um sistema de bateria. O pack de bateria sem dispositivos de proteção (por exemplo, fusível, sensor de temperatura) e circuitos de monitoramento não está pronto para uso em uma aplicação e pode incorporar um invólucro de proteção. Normalmente, existem parâmetros normativos para uma faixa operacional da célula ou bateria onde seu uso é seguro. A faixa operacional é especificada pelas condições de recarga, como os limites superior de tensão de recarga e inferior de tensão final de descarga, bem como temperatura da célula, que garantem a sua segurança. Os fabricantes de células ou baterias devem estipular as informações sobre a faixa operacional na sua especificação, para as precauções de segurança para os clientes, como fabricantes de baterias e sistemas. Um dispositivo de proteção com recursos adequados também deve ser fornecido no sistema de controle da bateria, para possível falha do controle de recarga. Os limites da faixa operacional são especificados para a segurança mínima da bateria e esses valores podem ser diferentes da tensão e temperatura de recarga para otimizar o desempenho da célula assim como a vida cíclica. Para o uso seguro das células, os fabricantes devem definir o limite superior da tensão e a temperatura a ser aplicada durante a recarga. A célula deve ser recarregada dentro de uma faixa de temperatura predefinida (faixa de temperatura-padrão) na tensão que não exceda o limite superior. O fabricante da célula também pode definir uma faixa de temperatura maior ou menor que a faixa de temperatura-padrão, desde que sejam tomadas as medidas de segurança, como tensão de carga reduzida. A região de operação significa uma faixa de tensão e temperatura em que a célula pode ser usada com segurança. A corrente máxima de recarga também pode ser definida para a região de operação. A mesma faixa de operação pode ser aplicada a uma célula recém-desenvolvida, se contiver o mesmo material de eletrodo, espessura, projeto e separador que a célula original e menor que 120% da capacidade nominal da célula original. A nova célula pode ser considerada como a mesma célula da série de produtos. Dessa forma, deve-se entender as identificações, métodos de ensaios e requisitos elétricos para células e baterias secundárias de lítio usadas em aplicações estacionárias, além dos ensaios para a operação segura desses equipamentos.

Da Redação – 

No caso desses equipamentos, a tensão de recarga é aplicada nas células, de modo a promover a reação química durante a recarga. No entanto, se a tensão de recarga for muito alta, ocorrem reações químicas excessivas ou reações secundárias, e a célula se torna termicamente instável. Por isso, é muito importante que a tensão de recarga nunca exceda o valor especificado pelo fabricante da célula, isto é, o limite superior da tensão de recarga.

Quando uma célula for recarregada com uma tensão mais alta do que o limite superior da tensão de recarga, o excesso de íon de lítio é desintercalado do material ativo do eletrodo positivo, e sua estrutura cristalina tende a colapsar. Nessas condições, quando ocorre um curto-circuito interno, pode ocorrer a avalanche térmica mais facilmente do que para as células recarregadas na região operacional predefinida. A avalanche térmica é o aumento intensivo descontrolado da temperatura de uma célula provocado por reação exotérmica.

Dessa forma, as células nunca podem ser recarregadas com uma tensão mais alta do que o limite superior da tensão de recarga. O limite superior ...

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