Por que as baterias superaquecem e como evitar isso?

O superaquecimento da bateria é um problema grave que pode ocorrer durante o uso, especialmente quando há alta potência ou uso prolongado. O superaquecimento pode não apenas causar degradação do desempenho da bateria, mas também representar riscos à segurança, como incêndio ou explosão. Portanto, compreender as causas, os sintomas e os métodos de prevenção do superaquecimento da bateria é crucial paraprolongando a vida útil da bateriae melhorar a segurança.

O que é superaquecimento da bateria?

O superaquecimento da bateria refere-se à condição em que a temperatura de operação da bateria excede sua faixa de segurança projetada. Toda bateria possui uma faixa ideal de temperatura de operação e, quando a temperatura excede essa faixa, as reações químicas dentro da bateria podem se tornar instáveis, levando à degradação do desempenho e até mesmo a riscos potenciais.

Consequências do superaquecimento da bateria

As consequências do superaquecimento da bateria podem incluir:

• Degradação de desempenho: O superaquecimento acelera o envelhecimento da bateria, reduzindo sua capacidade efetiva e encurtando seu tempo de execução.
• Fuga Térmica (TR):Altas temperaturas podem provocar fuga térmica na bateria, levando a aumentos rápidos de temperatura, inchaço e até mesmo incêndios ou explosões.
• Danos à bateria: O superaquecimento prolongado pode danificar a composição química interna da bateria, causando vazamento oudeformação da bateria.

Causas do superaquecimento da bateria

As causas do superaquecimento da bateria podem variar, incluindo:

1. Carregamento rápido ou sobrecarga: O carregamento rápido gera altas correntes na bateria, o que leva ao excesso de calor. Se a corrente de carga exceder a capacidade da bateria, a temperatura da bateria aumenta rapidamente.
2. Bateria de baixa qualidade ou degradada: Baterias antigas ou de baixa qualidade têm maior resistência interna, o que leva ao acúmulo de calor e superaquecimento.
3. Alta temperatura externa: Em ambientes quentes, a capacidade de dissipação de calor da bateria é reduzida, tornando o superaquecimento mais provável.
4. Uso impróprio ou descarga excessiva: As baterias podem superaquecer quando descarregadas excessivamente, especialmente sob cargas altas e constantes.
5. Mau funcionamento do sistema de gerenciamento de bateria (BMS):Uma falha no sistema de gerenciamento da bateria pode impedir o monitoramento adequado da temperatura e da corrente, levando ao superaquecimento.

Sintomas de superaquecimento da bateria

Os sintomas comuns de superaquecimento da bateria incluem:

Deformação ou inchaço:

O superaquecimento aumenta a pressão interna, podendo causar inchaço ou deformação no revestimento da bateria.

Odor ou fumaça:

Baterias superaquecidas podem emitir odores ou fumaça, sinalizando reações internas excessivas.

Temperatura anormalmente alta:

A temperatura da superfície da bateria será significativamente maior que sua temperatura normal de operação.

Diminuição da eficiência de carga ou descarga:

O superaquecimento pode reduzir o desempenho da bateria, resultando em velocidades de carregamento mais lentas e capacidade de descarga reduzida.

Como evitar o superaquecimento da bateria

1. Use o carregador apropriado: Use um carregador compatível com a bateria para evitar o carregamento rápido. Certifique-se de que a tensão e a corrente de saída do carregador estejam de acordo com as especificações da bateria.
2. Evite sobrecargas: Pare de carregar a tempo e evite carregar a bateria além de sua voltagem máxima.
3. Manter uma temperatura operacional adequada: Certifique-se de que a bateria opere dentro de uma faixa de temperatura ideal, evitando o uso em ambientes de alta temperatura, especialmente em calor extremo.
4. Use um sistema de gerenciamento de bateria (BMS): Um BMS ajuda a monitorar os processos de carga e descarga, garantindo que a bateria opere dentro de parâmetros seguros e evitando superaquecimento.
5. Verifique regularmente as condições da bateria: Inspecione regularmente a aparência e o desempenho da bateria para identificar e substituir baterias velhas ou danificadas imediatamente.
6. Garantir boa ventilação: Certifique-se de que o dispositivo que abriga a bateria tenha espaço adequado para dissipação de calor para evitar superaquecimento.

Como lidar com o superaquecimento da bateria

Se uma bateria superaquecer, as seguintes ações devem ser tomadas:

1. Desligue a energia: Se a bateria superaquecer durante o carregamento ou uso, pare imediatamente de usá-la e desconecte a fonte de alimentação.
2. Resfrie a bateria: Coloque a bateria em local sombreado e ventilado, evitando exposição a altas temperaturas.
3. Inspecione a bateria: Verifique se há danos, inchaço ou vazamento. Se a bateria estiver danificada, descarte-a com segurança.
4. Evite contato: Se a bateria estiver muito superaquecida ou soltando fumaça, evite contato direto e mantenha a bateria longe de materiais inflamáveis.

Quais baterias são mais propensas a superaquecer?

Diferentes tipos de baterias têm diferentes sensibilidades ao superaquecimento. Geralmente,

Baterias cilíndricas NCM e LCO 18650:

Essas baterias são mais propensas a superaquecimento devido ao uso de compostos químicos de níquel-cobalto-manganês (NCM) e óxido de lítio-cobalto (LCO), especialmente em alta potência de saída ou em ambientes de alta temperatura.

Baterias LFP (fosfato de ferro e lítio):

Baterias LFPtêm melhor estabilidade térmica e a probabilidade de superaquecimento é menor do que com baterias NCM e LCO.

Baterias prismáticas de grande formato (por exemplo, aquelas usadas em baterias de veículos elétricos) também podem ser mais propensas a superaquecimento, especialmente sem sistemas de resfriamento adequados.

Por que baterias não utilizadas esquentam?

Mesmo quando não estão em uso, reações químicas internas podem ocorrer dentro de uma bateria, o que pode levar ao acúmulo de calor. Especificamente, quando as baterias são armazenadas por longos períodos, não totalmente carregadas ou descarregadas, ou armazenadas em ambientes quentes, a resistência interna pode causar aumento de temperatura.

O superaquecimento da bateria pode causar fuga térmica (TR)?

Sim, se o superaquecimento não for controlado prontamente, pode levar à fuga térmica (TR). Este é um processo extremamente perigoso em que as reações químicas internas se intensificam, causando um rápido aumento de temperatura, o que pode resultar em incêndio ou explosão.

Baterias de tamanhos diferentes afetam a dissipação de calor?

O volume afeta a transferência de temperatura. Por exemplo, quando usamos um forno ou micro-ondas para aquecer diferentes volumes de alimento pelo mesmo período de tempo, a temperatura central do alimento maior será menor. Da mesma forma, o calor gerado pela reação química interna da bateria é transferido de dentro para fora, e baterias de diferentes volumes terão desempenhos diferentes. No livro de Jin Liuestudo sobre a relação entre o tamanho da bateria cilíndrica e o desempenho térmico, foi revelado que células com maior relação diâmetro/altura (D/H) apresentaram temperaturas mais baixas e gradientes térmicos mais baixos.

Conclusão

O superaquecimento da bateria é um problema que precisa ser levado a sério, especialmente em dispositivos de alta potência e veículos elétricos. Compreender as causas e os sintomas do superaquecimento da bateria e tomar as medidas preventivas adequadas pode prolongar efetivamente sua vida útil e melhorar a segurança. Carregamento, armazenamento e ambiente de uso adequados, além de inspeção e manutenção oportunas, são essenciais para evitar o superaquecimento da bateria.