As baterias são o coração dos automóveis elétricos - e, ao mesmo tempo, a sua maior fonte de preocupações. A durabilidade e o preço continuam a ser dois pontos sensíveis para os quais a indústria ainda não apresentou uma resposta definitiva.
Com o passar do tempo, as baterias vão-se degradando: perdem capacidade e, com isso, diminui a autonomia disponível. Se essa degradação ultrapassar um determinado patamar, a substituição pode tornar-se inevitável - e, hoje, essa troca ainda implica um encargo elevado.
Apesar de não existirem soluções fechadas para estes desafios, um novo estudo indica que, em condições de utilização reais, as baterias podem ter uma vida útil substancialmente superior à prevista - até 38% mais do que as estimativas habituais.
O que aponta o estudo do SLAC (Stanford Battery Center)
Um trabalho recente do SLAC (Stanford Battery Center) concluiu que os métodos convencionais usados para estimar o ciclo de vida das baterias poderão não ser os mais adequados quando o objetivo é refletir o que acontece num automóvel elétrico em circulação.
“Não temos estado a testar as baterias dos elétricos da maneira certa.”
Simona Onori, professora associada de ciência e engenharia energética na Stanford Doerr School of Sustainability
Um novo método
Em laboratório, é comum avaliar a longevidade das baterias repetindo, de forma acelerada, um padrão constante de descarga e carga. É uma abordagem eficiente para obter resultados rapidamente, mas, segundo os investigadores, fica aquém por não reproduzir as condições de utilização típicas dos elétricos.
Para contornar essa limitação, a equipa do SLAC concebeu um novo método, definindo quatro tipos de perfis de descarga - desde o padrão clássico (descarga constante) até perfis dinâmicos suportados por dados reais de condução.
Utilização no dia a dia e perfis de descarga em automóveis elétricos
Tal como acontece com veículos a combustão, os automóveis elétricos podem ser usados de formas muito distintas: desde deslocações diárias muito curtas a viagens longas em autoestrada, passando por todo o tipo de trajetos intermédios.
A grande diferença está na forma como se faz o carregamento - e aqui também existe muita diversidade. Há quem carregue todos os dias em casa, durante a noite; outros deixam passar vários dias entre carregamentos. Além disso, o carregamento pode ser lento ou rápido.
Com este contexto em mente, o estudo testou 92 baterias de iões de lítio ao longo de mais de dois anos. Os resultados foram inesperados: quanto mais o perfil de teste se aproximava do uso real, maior era a vida útil esperada das baterias. E não foi só isso.
Os dados também sugeriram, de forma surpreendente, que acelerações mais intensas e de curta duração estavam associadas a uma degradação mais lenta, contrariando ideias anteriores.
“Para nossa surpresa, a condução real com acelerações frequentes, travagem regenerativa, paragens frequentes, e deixar as baterias descansar por horas, ajuda as baterias a durar mais do aquilo que pensávamos”, afirmou Onori.
O que degrada as baterias?
Mesmo com melhorias nos métodos de avaliação, as baterias não duram para sempre. O estudo distinguiu dois grandes mecanismos de degradação: degradação por ciclos e degradação por tempo.
A degradação por ciclos acontece quando a bateria é carregada e descarregada repetidamente. Este tipo tende a dominar em veículos de mercadorias e de transporte de passageiros (como táxis e autocarros), que passam grande parte do tempo em operação ou a recarregar.
Já a degradação por tempo ocorre mesmo quando a bateria fica longos períodos sem ser usada: os processos químicos internos continuam a avançar. Ou seja, independentemente de a bateria estar a ser utilizada ou não, a degradação acaba por ocorrer.
Nos automóveis usados por particulares, a degradação por tempo pode ter mais peso do que a degradação por ciclos, já que o carro pode passar muitos dias sem utilização.
“Para os consumidores que utilizam os seus elétricos para ir para o trabalho, buscar os filhos, ir às compras, mas que na maioria das vezes não o utilizam nem o carregam, o tempo torna-se a causa predominante de degradação de baterias”, explicou Alexis Geslin, um dos autores do estudo.
No estudo, foi identificada uma «janela ótima» de descarga que ajuda a equilibrar estes dois tipos de degradação, pelo menos no caso das baterias analisadas.
Ainda assim, o trabalho não especifica qual é exatamente essa «janela» - poderá variar consoante o tipo de células, a química e as condições de envelhecimento (temperaturas e intervalo de tensão) -, mas refere que se enquadra em padrões de descarga realistas do uso diário dos elétricos.
“No futuro, será muito importante avaliar novas químicas e designs de baterias com perfis de utilização realistas.”
Le Xu, Pós-doutorado em ciência da energia e engenharia
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