Terminologia de Baterias em Eletrônica

Terminologia de Baterias

As pessoas frequentemente usam um conjunto comum de termos ao falar sobre a tensão, a capacidade, a capacidade de armazenamento de corrente de uma bateria, e assim por diante.

Vejamos os principais termos relacionados ao assunto, com uma breve explicação de cada um:

Anodo e Catodo

O eletrodo de uma bateria que libera elétrons durante a descarga é chamado de ânodo; O eletrodo que absorve os elétrons é o cátodo. Em uma bateria que está sendo descarregada, o ânodo é sempre negativo e o catodo é positivo. O Anodo em uma válvula eletrônica, um diodo ou em uma bateria em carga é o eletrodo positivo.

No entanto, extrair energia de uma bateria na descarga transforma o ânodo em negativo. Uma vez que a bateria é um dispositivo de armazenamento elétrico cuja função é fornecer energia, a designação não muda entre carga e descarga. O ânodo da bateria no modo de descarga é sempre negativo.

Bateria

Célula eletroquímica, ou conjunto de células, conectadas em série (em alguns casos, em paralelo). São compostas por um anodo (eletrodo negativo), um cátodo (eletrodo positivo), separador e eletrólito (catalisador de reações químicas).

C-Rate

Muitas baterias, especialmente as poderosas baterias de íons de lítio, expressam a corrente de descarga como “C-Rate” para definir de forma mais clara os atributos da bateria. O C-Rate é a taxa de carga ou descarga em relação à capacidade máxima da bateria.

1C é a quantidade de corrente necessária para descarregar a bateria em 1 hora. Por exemplo, uma bateria de 400 mAh que fornece 1C de corrente seria capaz de fornecer 400 mA. Já com 5C para essa mesma bateria a corrente seria de 2 A (5 x 0,4 Ah).

Capacidade

A capacidade da bateria é uma medida da quantidade de carga elétrica que ela consegue fornecer em uma tensão específica. A maioria das baterias é especificada em ampères/hora (Ah) ou miliampères/hora (mAh).

A maioria dos gráficos de descarga de bateria mostram a tensão da bateria em função da capacidade. Para descobrir se uma bateria tem capacidade suficiente para alimentar seu circuito, encontre a menor tensão aceitável no circuito e encontre o valor associado de mAh ou Ah.

Carga

Uma carga define a corrente que é extraída da bateria. A resistência interna da bateria e o estado de carga (SoC) fazem com que a tensão caia sob essa carga, desencadeando o fim da descarga. A potência se refere à entrega de corrente medida em watts (W); A energia é o trabalho físico ao longo do tempo, medido em watts-hora (Wh).

Célula

Uma célula (ou pilha) refere-se a um único ânodo e cátodo separados por eletrólito usado para produzir uma tensão e corrente. Uma bateria pode ser composta por uma ou mais células. Uma única bateria AA, por exemplo, é uma célula. As baterias de carro possuem seis células de 2,1 V cada, totalizando 12,6 V.

Célula Primária

As células primárias contêm química que não pode ser revertida. Como resultado, a bateria deve ser jogada fora depois que está descarregada.

Célula Secundária

As células secundárias podem ser recarregadas e sua química retorna de volta ao seu estado original. Também conhecidas como “baterias recarregáveis”, essas células podem ser usadas muitas vezes.

Ciclo

Um ciclo da bateria corresponde a um carga seguida de uma descarga e recarga. Não existe nenhum padrão quanto ao nível de carga e descarga necessárias para constituir um ciclo.

Ciclo de Vida

Número de ciclos que uma bateria pode fornecer. O fim da vida útil de uma bateria para dispositivos portáteis geralmente é definido como 80%.

Densidade de energia

Combinando capacidade com formato e tamanho de uma bateria, a densidade de energia de uma bateria pode ser calculada. Diferentes tecnologias permitem diferentes densidades. Por exemplo, as baterias de lítio geralmente armazenam mais energia em um volume determinado do que pilhas alcalinas ou de botão (como as baterias de PC).

DoD

DoD, ou Depth of Discharge, é a profundidade de descarga da bateria, que indica o quanto descarregada uma bateria se encontra. DoD de 100% significa descarga completa.

Eficiência Coulômbica

A eficiência coulômbica, também chamada de eficiência faradaica ou ainda eficiência de corrente, descreve a eficiência de carga pela qual os elétrons são transferidos em baterias.

Eletrólito

Substância, muitas vezes um líquido ou gel, capaz de transportar íons entre as reações químicas que ocorrem no ânodo e no cátodo. Ele também inibe o fluxo de elétrons entre o ânodo e o cátodo para que os elétrons fluam mais facilmente através do circuito externo, e não através do eletrólito.

Estado de Carga

Ou State-of-Charge (SoC) – Valor que indica o nível de carga de uma bateria. Normalmente é medido em porcentagem (%).

O SoC não tem possui relação com a capacidade da bateria.

Resistência Interna

Resistência interna é a resistência elétrica de uma bateria, medida em miliohms (mΩ). Uma bateria de boa qualidade possui resistência interna baixa.

Separador

Os separadores são materiais porosos que evitam que o ânodo e o cátodo se toquem, o que causaria um curto-circuito na bateria.

Os separadores não reagem quimicamente com o ânodo, nem com o cátodo ou com o eletrólito.

Taxa de descarga interna

As baterias se descarregam quando estão guardadas na prateleira da loja ou quando não utilizadas. A taxa em que a bateria se descarrega ao longo do tempo é chamada de taxa de descarga interna.

Tensão Nominal

A tensão nominal de uma bateria é a tensão indicada pelo fabricante.

Por exemplo, as pilhas alcalinas AA são listadas como tendo 1,5 V. Esse artigo do site Mad Scientist Hut mostra que as baterias alcalinas testadas possuem tensão inicial em cerca de 1,55 V e, em seguida, perdem lentamente essa tensão à medida que são descarregadas. Neste exemplo, a tensão nominal “1,5 V” refere-se à tensão máxima ou inicial da bateria.

Watt e Volt-Ampère (VA)

Watt é a unidade que expressa a potência real que está sendo medida; VA é a potência aparente que é afetada por uma carga reativa. Em uma carga puramente resistiva, as leituras de Watt e VA são iguais; Uma carga reativa, como um motor indutivo ou uma lâmpada fluorescente, provoca uma mudança de fase entre tensão e corrente que reduz o fator de potência (fp) do valor ideal (1) para cerca de 0,7 ou menor. O dimensionamento da fiação elétrica e dos disjuntores devem se basear na potência VA.

Bibliografia:

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Sobre Fábio dos Reis (1275 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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