Mecanismos de envelhecimento das baterias

Para a utilização do método proposto neste trabalho na determinação do estado de saúde da bateria, é importante verificar se a correlação existente entre os parâmetros m e n se matem à medida que a bateria envelhece. A fim de verificar esta questão, sistemas com placas positivas tubulares e empastadas foram submetidos a ciclos de carga e descarga com intervalos de circuito aberto para promover o envelhecimento da bateria, conforme descrito no item 4.6. No entanto, até o presente momento, estas placas foram submetidas a cerca de 90 ciclos e nenhuma alteração nos parâmetros foi observada.

Um indicativo de que o método funciona para placas envelhecidas foi fornecido por uma placa empastada que, por estar armazenada durante muito tempo, apresentou sinais de sulfatação (material precursor esbranquiçado).

As curvas de carga e descarga obtidas para esta placa estão representadas na Figura 46. Nesta Figura, observa-se que os patamares de descarga se deslocam para potenciais mais catódicos com o aumento da corrente de descarga, indicando à elevada resistência interna da bateria, devido à formação de cristais de sulfato de chumbo na superfície do material ativo.

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Figura 46. Comportamento típico de um eletrodo empastado sulfatado, submetido a ciclos de carga e descarga utilizando diferentes correntes de descarga. Cargas realizadas a 10 mA até atingir o potencial de 1.35 V e depois por mais 1h. Correntes de descarga indicadas na Figura. Descargas realizadas até o potencial de corte de 700 mV.

Embora ocorra esta acentuada queda de potencial, a capacidade da bateria pouco se altera. Isso indica que o método proposto por Pascoe [20] para a estimativa do estado de saúde da bateria não é adequado, pois se fosse aplicado para este caso, iria prever uma capacidade muito menor em virtude de o Emín ser cada vez mais baixo, conforme mostra a Figura 47.

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Figura 47. Variação dos potenciais mínimo (Emín) e de patamar (Ep) para o “coup de fouet” de uma placa empastada sulfatada, para diferentes correntes de descarga.

O método proposto na presente pesquisa apresenta maior aplicabilidade, pois mesmo nesta situação de placas sulfatadas permite uma estimativa bastante razoável do coeficiente de Peukert n, conforme mostra a Figura 48.

Figura 48. Representação de Peukert para um eletrodo empastado sulfatado utilizando o tempo total da descarga (reta superior) e o tempo θ (reta inferior) para diferentes correntes.

69 1,4 e 1.2.

Estes resultados indicam que o método funciona para placas sulfatadas, porém novos experimentos são necessários para confirmar estas hipóteses para placas realmente envelhecidas..

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6. CONCLUSÕES

Eletrodos de diferentes geometrias e diferentes porosidades foram estudados neste trabalho, enfatizando as características do fenômeno “coup de fouet” para cada tipo de placa positiva.

Foi possível observar que cada tipo de eletrodo possui morfologia diferenciada: placas empastadas possuem macro e microporos, placas tubulares apresentam apenas macroporos e eletrodos planos apresentam baixa porosidade e esta aparece apenas após a ciclagem do eletrodo. Estas características são refletidas pelo coeficiente n da equação de Peukert.

O fenômeno “coup de fouet” estudado mostra-se dependente da morfologia das placas, pois aparece somente quando há porosidade e o sobrepotencial do “coup de fouet”é maior quando existem microporos.

Para os eletrodos planos, é necessária uma densidade de corrente elevada para que o fenômeno apareça e, quando há ciclos consecutivos, a intensidade do “coup de fouet” correspondente à carga diminui com o aumento dos ciclos.

Além disso, a origem do “coup de fouet” da carga e da descarga pode ser questionada, pois a intensidade fenômeno da carga depende da profundidade da corrente de descarga anterior, sugerindo a influência da condutividade elétrica do PbSO4, enquanto para o “coup de

fouet” da carga, não há esta influência.

O método proposto neste trabalho para a determinação do estado de saúde da bateria chumbo-ácido a partir do “coup de fouet” mostrou-se adequado para baterias novas, permitindo a estimativa da capacidade com um tempo significativamente menor do que pelos métodos atuais. Porém, devido a restrição de tempo, não foi possível concluir se a nova técnica continua aplicável ao longo da vida útil das baterias.

Diante disso, para trabalhos futuros, sugere-se a continuação do envelhecimento das baterias produzidas com os diferentes tipos de placa positiva e aplicação do método ao longo dos ciclos, para verificar se pode ser aplicado para sistemas em uso e as suas restrições.

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