Baterias: um exemplo de melhoria contínua (parte 2)

Acho que esta coluna bateu o recorde de atraso na publicação de um segundo capítulo para uma série. É que o primeiro foi publicado em 27/08/2022. Assim, resta pedir desculpas e rogar para que o leitor leia ou releia o capítulo anterior para refrescar a memória (veja aqui).  

Fica a curiosidade acerca do que levou de volta ao tema. Foi um vídeo sobre o Fiat Fastback em que o apresentador disse que a bateria suplementar para abastecer o sistema híbrido ameno (recuso-me a traduzir “mild” como “leve”) usado no modelo acumularia somente 200W. Essa potência não seria capaz de sequer fazer funcionar o sistema stop-start.  

Uma bateria normal para um carro com condicionador de ar acumula 65 A, o que resultaria em 780W nominais. É que o regime descarga anunciado é de dez horas, ou seja, a bateria suporta uma carga de 65 A por dez horas. Durante o arranque, quando o pistão chega ao ponto morto superior, a resistência do motor aproxima-se de zero, quase como se o conjunto fosse colocado em curto, ou seja, consumindo uma corrente muito maior que a nominal.  

É por isso que bastam algumas tentativas para que a bateria se descarregue abaixo de sua capacidade de uso. A coisa é tão crítica que se recomenda pisar na embreagem para ligar o motor, evitando o esforço da bateria para girar a transmissão, mesmo que em ponto morto. Assim, os 200W chamaram-me a atenção e aqui vai o segundo capítulo, insistindo em que se leia o primeiro antes de continuar. 

O principal inconveniente a resolver é que as baterias não podem ser tombadas porque o eletrólito, que é corrosivo, pode vazar. As baterias estavam, portanto, sujeitas à falta de conhecimento do usuário que vilipendiavam um monumento à engenharia. 

Mais um passo foi dado para proteger as coitadinhas de seus proprietários: o eletrólito é retido, ou pela aplicação de um gel, ou pela sua impregnação em mantas de fibra de vidro. Assim, pode-se tombar a bateria, mas não se pode trabalhar senão em posição ereta. O inconveniente do uso de aditivos no eletrólito é que, queiramos ou não, qualquer elemento agregado ao eletrólito, por inerte que seja, é fonte de contaminação. Tanto a carga como a descarga alteram-se com isso.  

É que qualquer contaminação provoca fuga de corrente. Assim, carregar uma bateria é como encher um balde furado. Quanto maior o tamanho do furo, maior é o esforço para encher e mais rápido ele se esvazia. O “buraco” é tecnicamente chamado de autodescarga. Como os minerais costumam ser péssimos condutores de eletricidade, as cargas usadas para reter o eletrólito são minerais. Para as baterias com eletrólito em gel, costuma-se usar uma argila chamada bentonita.  

Nas baterias AGM (“Absorbent Glass Mat”, ou “Manta de Vidro Absorvente”), usa-se uma manta de fibra de vidro para reter o eletrólito, ao mesmo tempo em que serve de separador para as placas, evitando que empenem ou se desmanchem por ação mecânica ou por picos de corrente. 

Ocorre que o eletrólito precisa ser constantemente equalizado, ou seja, o ácido sulfúrico precisa estar equanimemente distribuído pelos vãos que contém a pilha. Num automóvel, o movimento faz esse papel, há mais de um século, porém vaso a vaso, e não entre vasos. Ou seja, a capacidade não é a mesma em todos eles. Daí criam-se as baterias EFB (Enhanced Flooded Battery), também conhecidas como “inundadas”, porque o eletrólito é compartilhado entre os vasos, equalizando a carga. 

É de conhecimento público que o chumbo é um dos mais frágeis metais da Natureza. Seu ponto de fusão é baixo e a resistência mecânica é quase nula. Assim usar chumbo puro na estrutura das placas e nos postes condutores faria com que as baterias se desmanchassem quase que instantaneamente depois de instaladas nos automóveis. É por isso que se adiciona o antimônio na liga. Claro que usar uma liga vai aumentar a autodescarga, mas os ganhos em resistência mais que compensam o prejuízo.  

Hoje, a escolha da melhor liga é o alvo das pesquisas acadêmicas mais importantes. A Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), estuda a adição de óxido de grafeno, enquanto a Universidade Federal de MG (UFMG) pesquisa o uso de nióbio. Na medida em que essas pesquisas tão promissoras deem resultado, aumentando a resistência estrutural, mais finas podem ser as placas e os postes. Com isso, reduz-se significativamente o peso e o custo dos acumuladores, o que fará com que sua aplicação nos automóveis seja realmente duradoura. Quem sabe, até concorrendo diretamente com o lítio e demais tipos de eletrólito. 

Mais uma questão importante é o método de carga, que não se limita aos acumuladores em foco. Mas isso é uma outra história. 

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