Primeiramente é necessário entender o processo de sulfatação, pois é este processo que leva as baterias ao final de suas vidas úteis, natural ou precipitadamente. Entende-se por sulfatação o resultado do processo químico de descarga natural ou não da bateria. Os sulfatos são sais derivados do ácido sulfúrico existentes nas baterias tracionárias. Nas baterias do tipo chumbo-ácido, o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico e os eletrodos são placas de chumbo. Devido a alguns fatores, esse sulfato pode formar grandes cristais nas placas de chumbo, que afetam o funcionamento da bateria, pois causam danos às placas. Estes cristais ficam retidos nas placas, não retornando à solução eletrolítica. A sulfatação cobre as paredes porosas das placas de chumbo inibindo a carga completa da bateria, reduzindo a performance das mesmas e aumentando o tempo necessário para a carga, No entanto, o termo também é usado para descrever a corrosão de terminais, que ocorre quando os vapores de ácido sulfúrico atacam os mesmos. Por exemplo, o “pó branco” que ocasionalmente se forma nos terminais das baterias tracionárias é causado por uma sulfatação. Terminais corroídos dessa forma são denominados sulfatados, da mesma maneira que as placas de chumbo internas às baterias, quando sofrem este danoso processo químico. Existem alguns fatores que podem precipitar a sulfatação das baterias tracionarias. Um controle adequado destes fatores pode evitar a redução significativa da vida útil das baterias. Se levarmos em conta que as baterias constituem sempre um dos maiores custos operacionais dos veículos elétricos, o controle adequado destes fatores pode resultar numa importante redução dos custos de operação de tais veículos. Vamos descrever a seguir os principais fatores causadores desta deterioração precoce das baterias. 1- DESCARGAS PROFUNDAS: A descarga profunda é caracterizada quando a bateria é descarregada além da carga residual de 20%. Estas descargas profundas ocasionam a sulfatação acelerada da bateria. Para evitar este tipo de dano, o uso de indicadores de descarga de bateria com corte é fundamental. O uso de voltímetros comuns para avaliação da descarga das baterias não resolve este problema uma vez que a descarga das baterias ocorre normalmente de maneira inconstante, numa curva cheia de vales e picos. Assim, um simples voltímetro não consegue detectar o momento exato em que a bateria atingiu seus 20% de carga residual, pois sua medição será flutuante. Apenas instrumentos que calculam periodicamente a integral desta curva de descarga conseguem detectar o momento exato de interromper o uso da bateria e evitar descargas profundas. Além disso, é conveniente ter um instrumento que também possibilite o corte de alguma função da máquina quando a carga residual de 20% é atingida, forçando assim o recarregamento da bateria e evitando a descarga profunda da mesma. Num carro de golfe em geral se usa o sinal de corte para reduzir bastante a velocidade máxima do veículo ou obrigá-lo a se mover apenas em marcha ré, forçando o operador a levar o veículo para a recarga das baterias. Numa empilhadeira, em geral se usa o sinal de corte para bloquear o movimento de elevação dos garfos, também obrigando o operador a recarregar as baterias. Existem outros usos para este sinal de corte, que são facilmente introduzidos no veículo via o controlador de impulsos. 2- ELETRÓLITO CONTAMINADO: Em geral este problema ocorre quando o eletrólito da bateria é adulterado. Isso ocorre usualmente pelo nível do eletrólito dentro da bateria estar baixo, permitindo a evaporação da água e consequentemente aumentando a densidade do eletrólito residual. Outro motivo comum é a adição de eletrólito nas baterias ao invés da correta adição de apenas água desmineralizada. Como estes eletrólitos são comumente vendidos em postos de gasolina e auto elétricos, esse engano é bastante comum. A contaminação do eletrólito, principalmente por sais metálicos e substâncias orgânicas, aumenta a corrosão das placas e separadores. 3- ARMAZENAGEM DAS BATERIAS DESCARREGADAS: Carregue frequentemente as baterias armazenadas para evitar a sulfatação, pois as baterias armazenadas sofrem um esgotamento natural de sua carga. A tensão de cada célula não deve ser menor que 2,1 Volts durante o período de armazenamento. Usualmente elas devem ser recarregadas todos os meses. Após o uso da bateria, ela deve ser recarregada no máximo dentro de 10 horas para evitar a sulfatação acelerada de suas placas, antes dela ser armazenada. Quando a bateria está descarregada os cristais de sulfato de chumbo são alimentados pelo eletrólito e tendem a crescer, formando um filme isolante e aumentando a resistência interna dos elementos. Este aumento da resistência interna pode inibir totalmente a reação química de carga da bateria. 4- CARREGADORES DE BATERIAS INADEQUADOS: Carregadores de baterias de baixa qualidade podem seguir níveis e programas de carga incorretos, o que acelera a sulfatação da bateria. Os carregadores de alta frequência possuem quatro estágios distintos de carregamento: Volume, Absorção, Finalização e Manutenção. No estágio de Volume, o carregador aplicará uma corrente constante e elevada na bateria, retornando cerca de 75% da carga o mais rapidamente possível, controlando a temperatura, para que ela não atinja valores que danificam a bateria. Em seguida, no estágio de Absorção, como a bateria se encontra com carga quase completa, ela não aceitará carga rápida e sendo assim, o carregador aplicará uma tensão constante permitindo que a bateria controle o próprio nível de corrente aceitável. No estágio de Finalização o carregador providenciará uma corrente constante e uma sobretensão, de maneira que a bateria atinja a plena carga. Uma vez que a fase de Finalização esteja completa e a bateria atinja 100% da carga, o carregador entra em uma fase de Manutenção. Conforme foi descrito anteriormente, a bateria se auto descarrega no decorrer do tempo. Durante a fase de Manutenção o carregador monitora o nível de bateria quando ela se encontra por um longo período de descanso e a recarregará automaticamente caso seu nível de carga reduza. O ajuste destas fases do carregamento de acordo com as especificações dos fabricantes é essencial para alcançar a máxima vida útil e a capacidade projetada da bateria. Os processos de carga são um importante aspecto na vida útil da bateria. Se a tensão de carga for muito alta causará um aumento acelerado da temperatura da bateria e a corrosão da placa, reduzindo sua vida útil. Se a tensão de carga for muito baixa, a bateria não será mantida a plena carga. Isto causará sulfatação das placas resultando na degradação da capacidade e na redução da sua vida útil. Entre os tipos de carregadores que existem no mercado, o melhor para a bateria é aquele que mantém a corrente controlada em três níveis durante todo o período de carga. Estes estágios de carga não são todos controlados pelos carregadores ferro-ressonantes e por isso os carregadores de alta frequência são os indicados para o carregamento das baterias. Se utilizarmos um carregador que controle a corrente nos 3 estágios da carga, aliado a um planejamento operacional de nosso equipamento, estaremos de fato minimizando os efeitos indesejáveis da temperatura. Toda bateria tracionária necessita de um período de repouso após cada carga e este período é necessário para a desgaseificação e o resfriamento da mesma. Se considerarmos uma elevação da temperatura de 10°C ao final do processo de carga, a bateria deverá retornar à sua temperatura ambiente antes de ser novamente utilizada. 5- TEMPERATURAS ELEVADAS: As temperaturas elevadas são um grande inimigo das baterias. As baterias de chumbo-ácido são sempre projetadas para operar com temperaturas internas de 25°C. É nessa temperatura onde a bateria maximiza sua vida útil e o seu desempenho. Qualquer temperatura interna acima de 25°C irá causar a redução da vida útil e a alteração de seu desempenho. Existem estudos definindo que a cada 8,5°C de elevação de temperatura a vida útil da bateria é reduzida pela metade. Ou seja, se a vida útil projetada é de 5 anos a 25°C, caso a bateria seja usada em um ambiente com 33,5°C, sua vida útil será de 2,5 anos. Isso é um problema grave e insolúvel para as regiões brasileiras que têm temperaturas ambiente mais elevadas. As temperaturas elevadas provocam danos às placas de chumbo e a gaseificação do eletrólito, provocando sulfatação e variação na densidade do eletrólito. Em geral o aumento da temperatura é causado pelos seguintes fatores: Temperatura ambiente Corrente de carga elevada, acima da definida pelo fabricante Tensão de flutuação num nível acima da definida pelo fabricante Uso da bateria imediatamente após a carga, sem deixá-la voltar a temperatura ambiente antes de novo uso. Isso é bastante comum nas baterias que sofrem cargas ocasionais durante o dia de trabalho, ao invés de serem carregadas apenas quando estiverem realmente descarregadas (ciclos incompletos). As cargas ocasionais, quando completas, não danificam as baterias mas, a utilização da bateria quando ela ainda está quente devido a carga, provoca danos consideráveis. 6- NÚMERO DE CICLOS: O número de ciclos de carga e descarga que uma bateria suporta é limitado e quanto maior for a frequência de ciclos incompletos, menor será a sua vida útil. Assim, baterias utilizadas em aplicações cíclicas como veículos elétricos possuem uma vida útil menor do que em sistemas como telecom, luz de emergência, etc. 7- CORRENTE DE CARGA MUITO ELEVADA: As baterias devem ser carregadas com uma corrente não superior a 20% de sua capacidade. As baterias quando descarregadas são capazes de aceitar correntes de carga mais altas por um intervalo de tempo pequeno. Mas, esse tipo de carga deve ser bem controlado. Altas correntes de carga danificam a coesão das placas de chumbo, levando ao derramamento do material da placa e reduzindo sua vida útil. No início este derramamento de material da placa só reduz a capacidade das baterias mas depois, este material perdido vai se acumulando na parte de baixo das baterias e acabará criando um curto entre as placas positivas e negativas das baterias, fazendo com que esta célula da bateria não funcione mais. Além disso, a carga muito rápida da bateria eleva sua temperatura, resultando nos efeitos já descritos anteriormente. 8- OXIDAÇÃO DOS PÓLOS: Isso ocorre quando o eletrólito está num nível acima do máximo permitido ou quando a bateria não foi corretamente limpa e acumula eletrólito na sua parte superior e nos seus terminais, causando curtos entre os terminais e provocando uma auto descarga acelerada. 9- NÍVEL DO ELETRÓLITO ABAIXO DAS PLACAS: Esse fator provoca a oxidação da placa negativa da bateria devido à sua exposição ao ar, também reduzindo a vida útil da mesma. Isso é mais comum nas baterias seco-carregadas, antes de sua ativação. Enfim, o correto controle destes fatores evitará a redução da vida útil das baterias, diminuindo sensivelmente o custo da operação dos veículos elétricos. Para os locadores e os proprietários de frotas de veículos elétricos, este controle passa a ser fundamental para o sucesso de suas frotas. Entre em contato conosco para mais informações.