Ei! Como fornecedor de baterias de lítio NCM, muitas vezes sou questionado sobre a voltagem dessas potências. Então, vamos mergulhar de cabeça e decompô-lo.
Em primeiro lugar, NCM significa níquel-cobalto-manganês. Essas baterias são muito populares porque oferecem um grande equilíbrio entre densidade de energia, potência e vida útil. Eles são usados em todos os tipos de aplicações, desde veículos elétricos atéBateria de armazenamento de energia domésticae até mesmoBateria maciaconfigurações.
Agora, a voltagem de uma bateria de lítio NCM não é uma solução única para todos. Depende de alguns fatores, como o número de células da bateria e o estado da carga.
Tensão de célula única
Uma única célula de bateria de lítio NCM normalmente tem uma tensão nominal de cerca de 3,6 a 3,7 volts. Esta é a voltagem que você normalmente verá quando a célula estiver em estado operacional normal. Quando a célula está totalmente carregada, a voltagem pode subir até cerca de 4,2 volts. Por outro lado, quando está completamente descarregado, a tensão cai para cerca de 2,5 - 2,75 volts.
Você deve estar se perguntando por que existe um intervalo. Bem, é tudo uma questão de química dentro da bateria. À medida que a bateria carrega e descarrega, as reações químicas entre o níquel, o cobalto, o manganês e o eletrólito fazem com que a voltagem mude.
Tensão da bateria
Na maioria das vezes, não usamos apenas uma célula. Em vez disso, conectamos várias células para formar uma bateria. A voltagem da bateria é a soma das voltagens das células individuais.
Por exemplo, se você tiver uma bateria composta por 10 células NCM individuais conectadas em série, a tensão nominal da bateria seria em torno de 36 - 37 volts (10 células x 3,6 - 3,7 volts por célula). Quando totalmente carregado, a voltagem do pacote seria de cerca de 42 volts (10 células x 4,2 volts por célula).
A maneira como você conecta as células é muito importante. Existem duas maneiras principais de conectá-los: em série e em paralelo.
Conexão em série
Quando você conecta células em série, basicamente empilha suas tensões umas sobre as outras. Isso aumenta a tensão geral da bateria. As conexões em série são ótimas quando você precisa de uma tensão mais alta para sua aplicação, como em um veículo elétrico ou em um sistema de armazenamento de energia de alta potência.
Conexão Paralela
Por outro lado, quando você conecta células em paralelo, você as conecta lado a lado. A voltagem da bateria permanece igual à voltagem de uma única célula, mas a capacidade (medida em amperes-hora) aumenta. Conexões paralelas são úteis quando você precisa de mais capacidade sem aumentar a tensão.
Comparando com outras baterias de lítio
Vamos dar uma olhada rápida em como a voltagem das baterias de lítio NCM se compara àBateria de lítio LFP. LFP significa fosfato de ferro-lítio.
Uma única célula de bateria de lítio LFP tem uma tensão nominal de cerca de 3,2 volts, que é inferior à tensão nominal de uma célula NCM. Quando totalmente carregada, uma célula LFP atinge cerca de 3,65 volts, em comparação com 4,2 volts para uma célula NCM.
A diferença de tensão significa que as baterias NCM podem armazenar mais energia por célula do que as baterias LFP. No entanto, as baterias LFP têm suas próprias vantagens, como melhor estabilidade térmica e ciclo de vida mais longo.
Importância da Tensão nas Aplicações
A tensão de uma bateria de lítio NCM é crucial para diferentes aplicações. Em veículos eléctricos, por exemplo, a bateria precisa de ter uma tensão suficientemente elevada para alimentar o motor de forma eficiente. Uma tensão mais alta significa que o motor pode consumir mais potência, o que se traduz em melhor aceleração e velocidades máximas mais altas.
EmBateria de armazenamento de energia domésticasistemas, a tensão precisa ser compatível com o sistema elétrico da casa. A maioria das residências usa fonte de alimentação CA de 230 a 240 volts em muitas partes do mundo. Portanto, a bateria precisa ser projetada de forma que possa ser facilmente integrada a um inversor para converter a tensão CC da bateria em tensão CA usada em casa.
Gerenciamento de tensão
Gerenciar a tensão de uma bateria de lítio NCM é muito importante. Se a bateria estiver sobrecarregada (carregada acima da tensão recomendada), isso poderá causar danos à bateria e até representar um risco à segurança, como superaquecimento ou explosão. Por outro lado, se a bateria estiver profundamente descarregada (descarregada abaixo da tensão recomendada), também poderá reduzir a vida útil da bateria.
É por isso que a maioria das baterias NCM vem com um sistema de gerenciamento de bateria (BMS). O BMS monitora a tensão de cada célula do pacote e garante que os processos de carga e descarga permaneçam dentro da faixa de tensão segura.
Conclusão
Então, para resumir, a voltagem de uma bateria de lítio NCM depende se é uma única célula ou uma bateria. Uma única célula tem uma tensão nominal de cerca de 3,6 a 3,7 volts, com uma tensão totalmente carregada de cerca de 4,2 volts e uma tensão totalmente descarregada de cerca de 2,5 a 2,75 volts. A voltagem de uma bateria é determinada pelo número de células e como elas estão conectadas.
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Referências
- Linden, D. e Reddy, TB (2002). Manual de Baterias. McGraw-Hill.
- Tarascon, J.-M., & Armand, M. (2001). Problemas e desafios enfrentados pelas baterias recarregáveis de lítio. Natureza, 414(6861), 359-367.