Consultar a ficha técnica de uma célula de lítio: capacidade, corrente, resistência interna

Uma bateria de patinete é basicamente uma combinação de células idênticas, frequentemente no formato 21700 ou 18650. Seu desempenho deriva diretamente das especificações técnicas dessas células. Saber como interpretar essas especificações permite entender por que duas baterias com a mesma voltagem e a mesma capacidade podem ter um desempenho completamente diferente em aceleração máxima.

Os formatos

O nome de um formato indica suas dimensões: uma bateria 18650 tem 18 mm de diâmetro e 65 mm de comprimento, enquanto uma 21700 mede 21 mm por 70 mm. A bateria 21700 contém mais material ativo e dissipa melhor o calor, o que a tornou a escolha preferencial em baterias de alto desempenho.

Os números de uma ficha, um a um

As tensões

• Tensão nominal: a tensão média durante a descarga, geralmente em torno de 3,6 V para a maioria das células de íon-lítio.
• Tensão de fim de carga: geralmente 4,2 V. Acima desse valor, a célula é danificada e pode se tornar perigosa.
• Tensão de descarga final: o valor mínimo que não deve ser ultrapassado, geralmente em torno de 2,5 V. Na prática, é recomendável interromper a descarga em um nível mais alto para preservar a vida útil da bateria.

A capacidade

Em miliampère-hora (mAh): a quantidade de carga que a célula pode fornecer, medida em baixa corrente. Em corrente alta, a capacidade realmente utilizável é menor, pois a tensão atinge o limite inferior mais rapidamente. As especificações de qualidade fornecem gráficos de descarga em diferentes correntes: são esses que devem ser consultados.

A corrente de descarga contínua

A corrente que a célula pode fornecer continuamente sem ultrapassar sua temperatura limite, nas condições especificadas pelo fabricante. Este é um valor crucial para uma scooter potente. Os valores de pico, mantidos por apenas alguns segundos, são indicados separadamente.

A resistência interna

Em miliôhmos: a resistência que a célula oferece à corrente. Ela causa uma queda de tensão proporcional à corrente, e um aquecimento proporcional ao quadrado da corrente. Uma resistência interna baixa indica uma bateria que mantém sua tensão mesmo com aceleração máxima e que aquece menos. Essa resistência aumenta com o frio e com o tempo de uso.

A duração de vida

Em termos de ciclos de carga, a capacidade da bateria diminui até atingir uma porcentagem do seu valor inicial, geralmente 80%. Esse valor depende muito das condições do teste: corrente, profundidade de descarga e temperatura. Ele serve para comparar células testadas sob as mesmas condições, e não para prever uma vida útil real.

Capacidade ou potência: um equilíbrio a ser encontrado

Dentro de uma célula, os fabricantes precisam encontrar um equilíbrio entre a quantidade de material ativo (para a capacidade) e a facilidade com que a corrente pode fluir (para a potência). Isso resulta em duas famílias de produtos:

Dois modelos de baterias que encontramos em nossos produtos ilustram essa escolha: a Samsung 50S, uma célula 21700 de 5.000 mAh, e a Molicel P45B, também uma célula 21700 de 4.500 mAh, projetada para correntes de descarga particularmente elevadas. As especificações dos fabricantes fornecem os valores exatos dessas correntes, de acordo com as condições de medição.

Da célula à bateria

Uma bateria é caracterizada pelo número de células em série (S) e em paralelo (P):

• `tensão nominal = número de células em série × tensão nominal de uma célula. 20S resulta em 20 × 3,6 = 72 V, e 84 V com carga total;`
• capacidade = número em paralelo × capacidade de uma célula. 10 células em paralelo, cada uma com 5.000 mAh, resultam em 50 Ah;
• `energia = tensão nominal × capacidade. 72 V × 50 Ah = 3600 Wh;`
• corrente contínua teórica = número em paralelo × corrente contínua de uma célula, antes dos limites do BMS, das conexões e do aquecimento geral.

É exatamente este último ponto que explica as interrupções durante a aceleração máxima, detalhadas em nosso guia sobre baterias e sistemas BMS que interrompem a aceleração: uma bateria de grande capacidade com células "energia" pode fornecer menos corrente do que uma bateria menor com células "potência". É isso que diferencia as versões Standard e Performance de nossas baterias para scooters elétricos.