Conheça as baterias dos veículos híbridos e elétricos

Conhecidas por serem o "calcanhar de Aquiles" dos atuais EV e VHE, as baterias serão o nosso objeto de estudo para este artigo. Pretendemos dar-lhe a conhecer algumas características construtivas, e particularidades dos tipos de baterias mais utilizados em veículos híbridos e elétricos.



Características das baterias


A bateria é um dispositivo que armazena energia na forma eletroquímica, e que é utilizado em variadas aplicações.

Existem dois tipos básicos de baterias:


Bateria Primária: A sua reação eletroquímica é irreversível, ou seja, depois da bateria ser descarregada não pode voltar a recarregar-se.

Bateria Secundária: A sua reação química é reversível, ou seja, depois de esgotar toda a sua capacidade pode voltar a receber carga através da injeção de corrente contínua de uma fonte externa.


As baterias (ou pack de baterias) são caracterizadas segundo alguns parâmetros construtivos, nomeadamente:


Quantidade de Energia que podem armazenar

O número em Wh pode calcular-se multiplicando o valor da tensão nominal pela capacidade em Ah

Capacidade Nominal

Número fracionário que especifica a carga que uma bateria pode entregar ao consumidor. Por exemplo, uma bateria de C=100Ah pode entregar 5A durante 20h

SOC – State of Charge (Estado de Carga)

Representa a quantidade de energia restante que ainda se pode obter de uma bateria antes de ser recarregada. Este valor é dado em %.

SoH - State of Health (Estado de saúde)

Condição de uma bateria em comparação com as suas condições ideais, em %. Normalmente, o SoH de uma bateria é de 100% no momento da sua produção e diminui com o tempo e a utilização. No entanto, o desempenho de uma bateria no momento da produção pode não atender às suas especificações; nesse caso, o seu SoH inicial será inferior a 100%.

Como exemplo da utilização destas variáveis, temos as características do pack de bateria de alta tensão utilizado no BMW i3 33kWh.

Tensão nominal - 350.4V Capacidade - 94Ah Energia = Tensão nominal x Capacidade Energia = 350.4V x 94Ah = 32938Wh (Aprox. 33kWh)



Tecnicamente, aquilo que vulgarmente chamamos de “bateria”, é na verdade um conjunto de células individuais. Normalmente, os dispositivos eletrónicos de baixo consumo têm apenas uma célula, enquanto que os EV utilizam centenas, ou até milhares de células.

Da perspetiva construtiva, as células de bateria dispôem de dois elétrodos, o ânodo e o cátodo, que recebem ou emitem carga elétrica, e que estão submersos numa solução eletrolítica rica em iões. Como os elétrodos estão muito próximos um do outro, uma película separadora previne o seu contato e um eventual curto circuito. Quando um consumidor é ligado, a reação eletroquímica da célula tem início.


Tipos de células


Como exemplos das células mais comuns utilizadas em baterias secundárias, temos:


Chumbo – Ácido (Pb-Ácido)

Níquel – Cádmio (NiCd)

Hidreto Metálico de Níquel (Ni-MH)

Iõs de Lítio (Li-ion)

Polímero de Lítio (Li-Po)


Foquemos a nossa análise nos tipos de células utilizados em EV e VHE.


A célula Ni-MH (Níquel metal hidreto) veio substituir a Ni-Cd (Níquel Cádmio), cuja comercialização foi proibida devido a questões ambientais. Ambas as células apresentam um elétrodo positivo composto por óxido hidróxido de níquel (NiOOH), pelo que a reação química neste pólo é similar. Contudo, a célula Ni-MH é composta por um elétrodo negativo em metal hidreto absorvente, ao invés do cádmio (altamente tóxico e nocivo para o Meio Ambiente).

Para além de solucionar a questão ambiental, esta evolução permitiu ainda aumentar a capacidade de armazenagem de energia, bem como minimizar o chamado "efeito memória". Contrariamente às células Ni-Cd, em que se deviam previligiar as cargas e descargas profundas (deixar descarregar a célula quase por completo antes de voltar a recarregar totalmente), as células de hidreto metálico "preferem" as cargas e descargas parciais. Por contrapartida, a célula Ni-MH apresenta um ciclo de vida significativamente inferior às suas antecessoras.


Limitada pelo seu baixo ciclo de vida, as células Ni-MH foram dando lugar à tecnologia emergente das baterias de lítio. Estas, por sua vez, podem aparecer sob duas configurações: Li-Ion ou Li-Po.


Ambas apresentam o ânodo (elétrodo negativo) composto por lítio, metal que tem uma das melhores relações entre peso e capacidade de armazenamento de energia. A diferença reside no cátodo (elétrodo positivo): enquanto as Li-Ion são compostas por outros metais, as Li-Po apresentam um composto químico de polímeros no "terminal +" da célula. Como os polímeros são materias maleáveis, estas células apresentam um formato de bolsa, vulgarmente designada de pouch cell, garantindo um acréscimo de 20% de capacidade comparativamente às Li-Ion.



Estas células têm uma densidade de energia entre 5 a 12 vezes superior às de Ni-Cd ou Ni-MH, para um peso igual.

Uma célula Li-Po tem uma tensão nominal de 3.7V. Nunca deve ser descarregada abaixo de 3.0V nem carregada acima de 4.2V, pelo que a grande desvantagem destes packs de baterias é que requerem um cuidado muito especial no manuseamento e gestão de energia, sob o risco de se deteriorarem irreversivelmente. Dois dos aspetos fundamentais que interferem no seu ciclo de vida são os temas "carregamento" e "gestão térmica", que serão abordados em artigos próximos.

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