Uma bateria de armazenamento , ou mais comumente uma bateria , é um conjunto de baterias de armazenamento elétrico conectadas entre si de modo a criar um gerador elétrico de tensão e capacidade desejada. Esses acumuladores às vezes são chamados de células de bateria ou células .
Os acumuladores recarregáveis destinados a dispositivos domésticos elétricos e eletrônicos também são chamados de baterias .
A bateria do acumulador permite armazenar energia elétrica na forma química e liberá-la na forma de corrente contínua, de forma controlada.
Na França , na linguagem comum, a palavra "bateria" freqüentemente designa um conjunto de acumuladores elétricos, embora este seja apenas um dos múltiplos significados da palavra.
A expressão em inglês bateria é traduzida literalmente para o francês como "conjunto de acumuladores" ou "bateria de acumuladores". A tradução literal "bateria" ou "bateria" é um anglicismo e um pleonasmo .
As baterias acumuladoras necessárias para carros elétricos, mas também para carros híbridos , seguiram uma evolução tecnológica contínua e o progresso é importante; mas atualmente nenhuma solução é inteiramente satisfatória e cada tipo de acumulador de eletricidade é freqüentemente dedicado a um tipo de uso. Algumas dessas baterias são utilizadas em comum com outros setores, como a energia eólica ou solar, para armazenar a energia produzida de forma intermitente e distribuí-la em momentos de alta demanda.
Pesquisas e descobertas atuais são muito promissoras, a tal ponto que alguns fabricantes de baterias prometeram uma autonomia de 800 km para carros elétricos para a década, graças à bateria de ar de lítio. No entanto, em 2016, poucos carros elétricos podem ultrapassar 400 km sem recarga em uso padrão.
Os acumuladores costumam ser ligados em série para obter a voltagem desejada da bateria.
Para aumentar a corrente disponível, também é possível recorrer a uma ligação paralela das células.
A característica da bateria acumuladora é, portanto, aumentar a tensão e / ou a corrente disponível para corresponder às características de uma dada fonte de alimentação .
A combinação das duas técnicas pode ser feita pelo acoplamento de vários elementos:
A fim de simplificar as descrições de montagem das baterias do acumulador, uma notação usual é usada para designar o acoplamento de:
As baterias do acumulador são usadas em muitas áreas:
De acordo com a Bloomberg New Energy Finance, a China tem capacidade de produção de 217,2 GWh em 2019 , à frente dos Estados Unidos (49,5 GWh ) e da Coreia (23,1 GWh ). A França é a 8 ª posição (1,1 GWh ), graças às plantas Saft e Forsee Poder.
Em 2019, a Comissão Europeia concedeu um subsídio público de 3,2 bilhões de euros para apoiar a criação de um projeto europeu de negócios de baterias. O objetivo é criar um “Airbus de baterias” e, ao mesmo tempo, focar no desenvolvimento de baterias de íon-lítio com maior vida útil e menor impacto ambiental.
O carregamento das baterias é essencial para que elas mantenham suas características iniciais. Em alguns casos, o nível de carga de uma bateria pode ser avaliado medindo sua tensão sem carga (sem carga).
No caso de técnicas mais recentes, como NiMh ou Lítio , métodos mais sofisticados são necessários para verificar o nível de carga, o que requer o uso de carregadores adequados. Para essas técnicas, os carregadores avaliam a taxa de carga monitorando a evolução da tensão de carga e levando em consideração a corrente e o tempo de carga, ( ou ).
Para uma bateria de chumbo - ácido com uma tensão nominal de 12 V :
Para uma bateria de polímero de lítio, cada célula tem uma tensão nominal de 3,7 V :
Quando um polímero de lítio é composta de várias células (caso comum), e recomenda-se não ter uma diferença de tensão entre as células que excedem 0,5 V .
Por exemplo, DT = 0,01053 T + 0,73671 para baterias de chumbo. (DT> 1 se T> 25 ° C ; DT <1 se T < 25 ° C ) . Da mesma forma, Dch = 20/30, por exemplo, se a corrente de carga nominal for 20 A enquanto a corrente de descarga máxima for 30 A (caso de cargas rápidas).
Baterias de chumbo abertas (empilhadeiras, plataformas aéreas, etc. ) têm uma vida útil limitada a aproximadamente 1.500 ciclos. Conforme a energia é armazenada e liberada durante os ciclos de trabalho normais, cristais de sulfato gradualmente se acumulam nos eletrodos, impedindo que a bateria forneça corrente de maneira eficaz. Os cristais realmente “sufocam” a bateria. Mesmo uma carga de dessulfatação nem sempre evita que a bateria tenha de ser substituída após alguns anos.
A sulfatação é uma das causas do envelhecimento de uma bateria de chumbo-ácido que foi descarregada por um certo tempo antes de ser recarregada, mas há também outro fator de envelhecimento que é a transformação durante os ciclos de carga / descarga da bateria. eletrodo positivo. Este consiste em dióxido de chumbo PbO 2 que se cristaliza em duas formas diferentes (α-PbO2 e β-PbO2), uma forma dos quais consiste em pequenos cristais, é transformado durante os ciclos na outra forma incluindo cristais são maiores, o que gera inchaço de o eletrodo que se desintegra.
O Instituto Sueco de Pesquisa Ambiental (IVL) publicou um relatório em 2017 sobre o impacto ambiental das baterias: estima que sua produção gere 150 a 200 kg de CO 2por kWh de capacidade ; uma bateria de 30 kWh geraria, portanto, entre 4,5 e 6 toneladas de CO 2enquanto uma bateria de 100 kWh como a instalada no Tesla Model S P100D corresponderia à produção de mais de 17 toneladas de CO 2. No entanto, o IVL destaca a forte disparidade na matriz energética entre os países: sendo necessários 162 kWh de eletricidade por kWh de bateria fabricada, isso pode representar até 70% do CO 2.emitido durante a produção; com um mix de eletricidade totalmente livre de carbono, como na Suécia, o impacto do carbono seria reduzido em 60%. Apesar disso, a busca pela máxima autonomia com baterias de grande capacidade contribuiria significativamente para o aquecimento global.
As baterias de chumbo podem ser recicladas: a maioria de seus componentes pode ser reutilizada mais tarde, como plástico, ácido e placas de chumbo. Na usina de reciclagem, o plástico da caixa será separado do chumbo das placas e do ácido do eletrólito . Em seguida, o chumbo é derretido em um forno e reutilizado para fazer novas placas.
O plástico lateral também é derretido e é usado para fazer novas caixas. Finalmente, o ácido sulfúrico é controlado, pois causaria sérios danos se entrasse na atmosfera. Também será utilizado posteriormente na fabricação de novas baterias.
Assim, tudo é reciclado e os prejuízos ao meio ambiente são muito baixos, desde que depositados em locais previstos para o efeito: prefeituras, aterros, lojas especializadas em automóveis ou equipamentos industriais, ou determinados sucateiros. (Mediante remuneração) podem tome conta disso. Em Quebec, os ecocentros (centros municipais de reciclagem) geralmente oferecem este serviço gratuitamente.
Para baterias de íon-lítio , em 2019 algumas empresas como a SNAM são capazes de reciclar “mais de 70%” das baterias. Os restantes 20% a 30% “são destruídos, queimados e no final ficam 2% que estão enterrados” .
Algumas partes interessadas chinesas desejam padronizar as baterias para facilitar a troca padrão.