Carregar as baterias LFP ao máximo pode encurtar sua vida útil, diz estudo

Novo estudo contradiz as noções comuns sobre baterias LFP, mostrando que carregamento frequente pode afetar a saúde das baterias

Foto de: Engineering Explained

Por: Suvrat Kothari

Traduzido por: Redação

27 Agosto em 11:13

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As baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP) são mais baratas de produzir e mais estáveis do que as tradicionais à base de níquel.
Um novo estudo de um laboratório financiado pela Tesla descobriu que as baterias LFP se degradam mais rapidamente quando totalmente carregadas.
O carregamento repetido em um estado de carga mais alto pode diminuir a vida útil das baterias.

Os veículos elétricos alimentados por baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP) estão ganhando popularidade em todo o mundo. Em comparação com as baterias tradicionais de níquel-manganês-cobalto (NMC), os pacotes de LFP são mais baratos de produzir, apresentam menor risco de incêndio e oferecem maior longevidade. No entanto, são menos densas em termos de energia, razão pela qual os fabricantes de automóveis normalmente usam baterias LFP em modelos de entrada, como o Tesla Model 3 com tração traseira, o Ford Mustang Mach-E básico e o Rivian R1S de segunda geração Dual Standard, entre outros.

As montadoras dizem que é melhor carregar a bateria LFP do seu veículo 100% periodicamente, pelo menos uma vez por semana, no caso da Tesla, ou uma vez por mês, no caso da Ford. Isso ajuda na calibração da bateria, permitindo que você tenha uma leitura mais precisa da autonomia no painel de instrumentos sempre que estiver ao volante. Eles também recomendam fazer isso para preservar a saúde da bateria e evitar a redução do desempenho.

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Isso é exatamente o oposto das baterias de níquel-manganês-cobalto oferecidos na maioria dos EVs, como os Teslas de longo alcance - em que os fabricantes sugerem estabelecer um limite de 80-90% para a carga diária. Carregá-los a 100% pode reduzir a capacidade do pacote de reter energia ao longo do tempo. Isso ocorre principalmente porque a longevidade da bateria está negativamente associada ao calor e à tensão. Quanto maior o estado de carga, maior a tensão e o calor no pacote, o que acelera a degradação.

No entanto, um novo estudo publicado na semana passada no Journal Of Electrochemical Society contradiz o que os fabricantes de automóveis têm dito sobre os padrões de carregamento LFP. O estudo afirma que ciclos repetidos de carregamento em um estado de carga mais alto podem prejudicar as células LFP com o tempo. O estudo especifica como isso acontece no nível mais granular.

Os pesquisadores descobriram que manter as baterias LFP totalmente carregadas cria compostos nocivos no conjunto devido à alta tensão e ao calor. À medida que a bateria é submetida a ciclos frequentes, ou seja, descarregada e carregada totalmente, esses compostos nocivos se depositam no eletrodo negativo, consumindo lítio e causando degradação. "Em um SoC mais alto, há uma tensão mais alta, as reações negativas que ocorrem no eletrólito são aceleradas, consumindo o estoque de lítio", disseram os autores.

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Se você não estiver dirigindo seu EV por longos períodos, deixar a bateria em um estado de carga mais baixo pode ajudar, pois a tensão reduzida não é prejudicial a longo prazo. "O ciclo próximo ao topo da carga (75-100% SoC) é prejudicial para as células LFP/grafite. Nossos resultados mostram uma correlação entre o SoC médio de operação da bateria e a taxa de perda de capacidade, o que significa que quanto menor o SoC médio, maior a vida útil...", afirma o estudo. "Portanto, é fundamental minimizar o tempo gasto em ciclos com altos estados de carga."

Entre os autores do estudo estava o Dr. Jeff Dahn, um premiado pesquisador de baterias que dirige o Jeff Dahn Research Group, financiado pela Tesla. O laboratório de Dahn é uma das armas menos conhecidas da Tesla. Ele ajudou a marca a dominar a química NMC. A Electric Autonomy Canada visitou o laboratório financiado pela Tesla na Universidade Dalhousie, no Canadá, no ano passado. O veículo descreveu a relação entre a Tesla e o Dahn Research Group como "uma dinâmica yin e yang. Um é um negócio rápido e sempre faminto. O outro é um laboratório acadêmico diligente e lento".

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Ainda assim, ele tem algumas falhas. O estudo afirma que um ciclo de carregamento de 0-25% prolonga a vida útil da bateria. Isso parece um tanto inútil em termos de conveniência para usuários comuns, especialmente se você não tiver um carregador em casa ou no escritório e depender de carregamento público. O estudo se concentra apenas na longevidade da bateria, não nas melhores práticas gerais de carregamento. Ele deixa de fora o que é melhor para o público mais amplo que compra veículos elétricos, como casos de uso específicos, conveniência, tempos de carregamento e muito mais. Portanto, ainda é aconselhável seguir as recomendações do fabricante.

Uma carga mais alta é benéfica na maioria dos casos, como em viagens rodoviárias, durante quedas de energia se você precisar carregar o veículo em casa, durante o inverno, quando a perda de autonomia é acelerada, ou simplesmente para sua tranquilidade. Além disso, as baterias modernas duram centenas de milhares de quilômetros, mesmo com práticas de carregamento ruins. Esse é um dos motivos pelos quais as marcas oferecem longas garantias para elas. Isso não significa diminuir o estudo, que ainda cumpre a importante tarefa de descobrir mais facetas de uma tecnologia relativamente nova.

Acima de tudo, os autores não recomendam mudar seus hábitos de carregamento. "Até que ponto é prático reciclar uma célula de bateria apenas em faixas baixas de SoC? Há claramente uma troca entre a capacidade útil e a retenção de capacidade... Não é realista recomendar o ciclo de células LFP apenas entre 0% e 25% de SoC, porque isso é um desperdício de capacidade."