Bateria de níquel-hidreto metálico

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A bateria de níquel-hidreto metálico (Ni-MH) – ou, mais corretamente, bateria de hidreto metálico de níquel – é um tipo de bateria recarregável em que o eletrodo negativo é um composto intermetálico, uma liga de um metal alcalino terroso, um metal de transição, uma terra rara ou um actinídeo, com um metal do grupo do ferro. Estes metais formam hidretos em uma reação reversível.[1]

A tensão em circuito aberto das células completamente carregadas de NiMH varia entre 1,2 a 1,4 V, enquanto a voltagem nominal é definida em 1,2 V. Quando descarregada, a célula chega tipicamente a 1,0 V.

Carga[editar | editar código-fonte]

A voltagem para carregar uma célula de NiMH está entre 1,4 e 1,5 V. Em geral, aplicar uma diferença de potencial constante nos pólos da célula para recarregá-la é desaconselhado. Quando uma carga-rápida é desejada, recomenda-se utilizar um carregador de bateria especializado, para evitar danos às células.

Recarga lenta (trickle charging)[editar | editar código-fonte]

O método mais simples, dentre os seguros, de recarga de uma célula NiMH é utilizar uma corrente constante, durante um tempo pré-determinado. A maioria das fabricantes garantem que a recarga é segura para níveis de corrente abaixo de 0,1 C (onde C é a capacidade da bateria, em Ampere-hora).[2]

Normalmente, recomenda-se a recarga em corrente constante durante um período de 10 à 15 horas, dependendo da carga remanescente na bateria no início do processo. O potencial de cada célula durante a recarga chega a 1,4 V.[3]

Critério de parada ΔV[editar | editar código-fonte]

NiMH charge curve

Buscando previnir danos às células, os carregadores de carga-rápida devem cessar o processo antes que ocorra uma sobrecarga. Um dos métodos utilizados é monitorar o potencial das células no tempo. O perfil de recarga do NiMH apresenta um pico em aproximadamente 1,5 V quando próximo de sua carga máxima e, em seguida, o potencial começa a diminuir. Um carregador capaz de interromper a carga automaticamente utilizando esse critério deve ser capaz de identificar essa queda na tensão e cessar o processo. Usualmente, toma-se -10 mV (por célula) como a queda de tensão correspondente para a interrupção.[3]

Deve-se tomar cuidado, porém, quando a recarga é realizada a correntes baixas (< 0,3 C). Nessa situação o pico é muito menos acentuado, o que torna difícil a sua detecção e facilita a ocorrência da sobrecarga.[2][3]

Critério de parada ΔT[editar | editar código-fonte]

Este critério é similar ao de queda de tensão, porém deve-se ao monitoramento da temperatura da bateria, ao invés do seu potencial. Durante a recarga, a maioria da energia é transformada em energia química e armazenada nas células de NiMH da bateria. Porém, quando a bateria está completamente carregada, uma grande parte da energia que continua a alimentar o sistema é transformada em energia térmica, aquecendo a bateria. O perfil de temperatura é, assim, razoavelmente constante durante a carga efetiva, aumentando rapidamente quando a bateria está carregada. Monitorando esses dados, é possível cessar a recarga quando a temperatura aumenta drasticamente, a fim de evitar a sobrecarga.[3]

Normalmente utilizam-se em conjunto os métodos de ΔV e ΔT para aumentar a confiabilidade do carregador, visando estender a vida útil da bateria.

Descarga[editar | editar código-fonte]

Sobre-descarga[editar | editar código-fonte]

A descarga completa em baterias com múltiplas células de NiMH pode reverter a polaridade em uma das células, causando dano permanente. Quando uma célula descarrega antes das outras, devido a pequenas variações na capacidade de cada célula, uma polaridade invertida é induzida em seus polos. Alguns equipamentos conseguem detectar o fim de carga nas células em série e desligar o sistema automaticamente antes que danos ocorram. [carece de fontes?]

Auto-descarga[editar | editar código-fonte]

Células de NiMH tem uma taxa de auto-descarga relativamente alta, que variam com a temperatura, sendo que menores temperaturas diminuem a taxa de auto-descarga e estendem a vida útil da bateria. Na temperatura ambiente, a taxa pode variar de 5 a 20% no primeiro dia, estabilizando em 0,5 a 4% por dia subsequente.[4][5][6][7][8] Aumentando a temperatura para 45 °C, a taxa aumenta em aproximadamente 3 vezes.[2]

Referências

  1. University of South Carolina, College of Engineering and Computing, Chemical Engineering, Nickel-Metal Hydride Batteries [em linha]
  2. a b c Charge Sealed Nickel Metal Hydride Batteries. Ni–MH Technical Bulletin. [S.l.]: Duracell 
  3. a b c d Beard, Kirby W.,; Reddy, Thomas B.,; Linden, David,. Linden's Handbook of batteries Fifth edition ed. New York: [s.n.] ISBN 1-260-11592-5. OCLC 1061090651 
  4. «Nickel Metal Hydride (NiMH) Battery Charger and Battery Pack. User's Manual.» (PDF). Sea-Bird Electronics, Inc. Consultado em 10 de julho de 2009. Cópia arquivada (PDF) em 27 de fevereiro de 2009. NiMH batteries self-discharge up to 20% in the first 24 hours after charging, then as much as 15% per month. Self-discharge is highly temperature dependent. NiMH batteries self discharge about three times faster at 40 °C than at 20 °C. Age also affects self-discharge. Older battery packs self-discharge faster than new ones. 
  5. «epanorama.net: Battery Power Supply Page». Consultado em 10 de julho de 2009. A NiMH battery can lose up to 2% of its charge per day sitting on the shelf. 
  6. «Battery Nurse: VCS, Voltage Control System». Consultado em 10 de julho de 2009. Cópia arquivada em 29 de junho de 2009. NiMh batteries tend to self-discharge at 3–4% of capacity per day. 
  7. «Choosing the Right Battery Pack». Consultado em 10 de julho de 2009. Cópia arquivada em 4 de julho de 2008. Nickel Metal Hydride (NiMh) Approx 1% per day if unused. 
  8. «GP Batteries (Hong Kong) FAQ». Consultado em 10 de julho de 2009. Cópia arquivada em 11 de dezembro de 2007. 18. What is the self-discharge rate of NiMH batteries? In general, the rate of self-discharge ranges from 15% to 20% per month at room temperature.