Meu amigo Mario Neto, usuário de equipamentos Graupner e um
entusiasta de propulsão elétrica para o aeromodelismo, me enviou um artigo
publicado na página do Club Aéromodélisme Marcy Savigny, da cidade de
Marcy-lÉtoile, na França.
O artigo foi escrito por Mike Freeman, colunista da revista
britânica RCM&E, traduzido para o francês por Pierre-Xavier O e publicado
na página do Clube francês na Internet. Não consegui achar o texto original.
Fiz uma adaptação do artigo para o português usando
meu francês bem enferrujado e alguma ajuda do Google.
Bateria LiPo Inchada?
A bateria de polímero de lítio (LiPo) é a mais usada fonte
de energia para aeromodelos elétricos, uma alternativa para a propulsão com
motores a explosão. O artigo mostra os motivos do inchaço nas LiPo e o que se
recomenda para o cuidado das baterias e como estender sua vida útil.
Por que a LiPo começa a inflar?
Se uma bateria LiPo começa a inchar é um claro sinal de que
sua vida útil está chegando ao fim. Há vários motivos para que isto aconteça e
saber isto é irrelevante para a maioria dos aeromodelistas. As causas são as
seguintes – sem ordem específica – com todas as combinações possíveis:
- Calor excessivo
- Corrente de descarga excessiva
- Tensão muito baixa
- Armazenamento longo com carga total
- Resistência interna aumentada
- Idade
- Defeito de fabricação.
Como é construída uma
bateria LiPo
Se observar com detalhes uma bateria LiPo ou de qualquer
química semelhante (Li-On, LiFe, etc.) vai notar que ele é construída com
várias pilhas de folhas, cada uma das pilhas sendo uma célula. O número
expresso na embalagem (2S, 3S, 4S, etc.) representa a quantidade de pilhas
utilizadas na construção da bateria, onde a letra “S” significa simplesmente
que as pilhas estão ligadas em série.
Como em todas as baterias existentes, cada uma delas tem
três componentes: um catodo, um anodo e um eletrólito. Em uma célula LiPo
existem várias camadas de anodo e catodos separados pelo eletrólito, que é
integrado em um separador isolante, evitando o contato entre as camadas.
As camadas catódicas conectadas entre si formam o polo
positivo. As camadas de anodo formam o polo negativo. Ambas as camadas são formadas por
compostos de lítio misturados a nível molecular com outros elementos (que
depende da cada fabricante) e o eletrólito é polímero condutor que permite que
os íons fluam do catodo para o anodo na carga e do anodo para o catodo no uso
ou descarga da bateria.
Quando a bateria sofre abuso por sobrecarga, descarga
excessiva (em corrente e/ou voltagem), por superaquecimentos ou armazenagem por
longo tempo com carga máxima, diferentes reações químicas ocorrem dentro das
células. Isto leva os átomos de lítio a escapar dos anodos e catodos, além de
provocar o escapamento de oxigênio que abandonam os eletrodos e o
eletrólito. A combinação dos átomos de
oxigênio com os dois átomos de lítio forma óxido de lítio, uma espécie de
ferrugem que bloqueia a corrente elétrica, aumentando a resistência interna da
bateria.
A combinação dos átomos de oxigênio como outros formam dióxido e monóxido de
carbono, o que provoca o inchaço da bateria.
Sendo um metal alcalino, o lítio forma uma reação violenta
na presença de água, mas nas baterias que usamos o lítio é hermeticamente
selado dentro das camadas que constituem uma bateria LiPo.
As reações químicas que podem ocorrer durante uma sobrecarga
(corrente ou voltagem excessiva), mais átomos de lítio e de oxigênio são
liberados, com maior produção de óxido de lítio e o consequente aumento da
resistência interna da bateria, provocando calor excessivo, que libera mais
átomos de lítio e de oxigênio, numa espiral de divergência infernal.
Neste caso extremo a pressão interna das células pode chegar a um ponto que
provoque o rompimento do isolamento hermético do lítio. A combinação dos gases
lítio e oxigênio com mais oxigênio e vapor de água pode levar à combustão
espontânea.
Tais condições extremam só acontecem se a bateria LiPo tiver
sofrido abuso (ou acidente) ou tiver um defeito inerente em sua fabricação.
Segundo o autor do artigo, uma bateria LiPo pode sofre até 2
mm de inchaço ao longo de sua vida útil. Mais que isto, deve ser descartada
imediatamente.
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Meu Pitts S-2B 33% usa uma LiFe 3000 mAh para o receptor
e uma LiPo 2250 mAh para a ignição do DLA 64cc Twin |
Como evitar o inchaço nas baterias LiPo
- Evite tempo muito quente: o calor é o inimigo número um das
baterias LiPo. A temperatura máxima aceitável (durante a carga ou uso) é em
torno de 55-60° C. Nunca deixe a bateria dentro de um veículo no sol ou
dentro de uma garagem fechada, no verão. Se a bateria estiver mais quente que
uma xícara de café, por exemplo, é um mau sinal.
- Evite descargas violentas, com corrente excessiva. Nunca
ultrapasse a capacidade máxima de descarga, informada com o número seguido da
letra “C”. O ideal é que a descarga fique entre 50% e 80% da capacidade máxima
declarada no número C.
- Evite sobrecarga. As baterias modernas podem suportar até 5C
de carga, mas isto vai reduzir drasticamente sua vida útil. Deve-se limitar a
corrente de carga a um máximo de 1 -1,5 C. Por exemplo numa LiPo de 2200 mAh,
use uma corrente de carga entre 2,2 A e 3,3 A.
O Mario Neto recomenda que em baterias com capacidade de 5C
ou mais, uma taxa de recarga até 3C pode ser usada e dá um bom equilíbrio no
uso, agregando velocidade na recarga e diminuindo somente de 15 a 20% a vida
útil da bateria.
A carga deve ser, sempre, feita com balanceamento para
garantir que cada célula carregue até um máximo de 4,2 V. Isto se altera com a
temperatura do ambiente onde está sendo carregada. Numa temperatura de 10°C,
a carga máxima deve ser de 4,1 volts. Assim, ao carregar a bateria dentro de
casa, no inverno, observe como está a temperatura ao ar livre e se direcione de
acordo. Isto vai maximizar a vida útil da bateria.
Nunca deixe uma bateria LiPo descarregar abaixo de 3 volts
por célula!
Ao final de um voo a voltagem deve ser de pelo menos de 3,7v.
Qualquer valor abaixo disto indica que tensão da célula caiu abaixo de 3v
durante o voo. Um testador de bateria é um instrumento indispensável na sua
caixa de campo!
Sempre armazene suas baterias com 50% de sua capacidade
máxima. A maioria dos carregadores de qualidade, tem a opção de armazenamento
(Storage). Sempre coloque suas baterias na condição de armazenamento ao final
do dia.
Resistência interna
Este é um assunto bastante discutido e controverso, mas a regra geral é
manter a resistência interna de cada célula abaixo de 20 microOhms.
De novo, o Mario Neto nos dá sua recomendação, com a
experiência de 15 anos voando exclusivamente aeromodelos elétricos:
- Baterias para motor: baterias com células que
estejam abaixo 8 microOhms
- Baterias para servos: abaixo de 15 microOhms
- Baterias para ignição de motor a gasolina:
abaixo de 20 microOhms
Ele recomenda o descarte da bateria com células acima
desses valores, pois a possibilidade de aquecimento da célula é grande.
Bons voos.
