Degradação da bateria

A degradação da bateria é a perda permanente de capacidade de armazenamento de energia ou de potência causada pelo tempo, temperatura e utilização.

Num veículo elétrico, a degradação pode manifestar-se como:

Menos energia utilizável e autonomia
Maior resistência interna
Mais calor gerado sob carga
Menor potência de carregamento ou de travagem regenerativa
Menor potência de tração máxima ou sustentada
Um grupo de células enfraquecido que limita o resto da bateria

Todas as baterias recarregáveis dos veículos elétricos se degradam a ritmos determinados pela química, conceção dos elétrodos, temperatura da bateria, estado de carga, potência de carregamento, arrefecimento da bateria, limites do software e utilização do veículo; esta perda permanente não deve ser confundida com a redução temporária da autonomia no inverno nem com uma avaria do sistema da bateria.

O que muda com a degradação da bateria

O estado da bateria é frequentemente resumido à capacidade restante. Esta é importante, mas não representa todo o quadro.

Duas baterias com a mesma retenção de capacidade medida podem ter comportamentos diferentes se uma delas tiver desenvolvido uma resistência interna substancialmente superior.

Perda de capacidade

A perda de capacidade significa que a bateria armazena menos energia utilizável do que quando era nova.

Por exemplo, se uma bateria fornecia originalmente 80 kWh dentro do seu intervalo de funcionamento utilizável e mais tarde fornece 72 kWh em condições de ensaio comparáveis, a sua capacidade utilizável medida diminuiu 10%.

Retenção de capacidade =
Capacidade medida atual ÷ Capacidade de referência quando nova

Retenção de capacidade =
72 kWh ÷ 80 kWh
= 90%

Menos energia utilizável pode reduzir a autonomia, embora a alteração real também dependa da eficiência do veículo, condições meteorológicas, pneus, velocidade e percurso.

Aumento da resistência e perda de potência

A resistência interna aumenta normalmente à medida que uma bateria envelhece.

Uma resistência superior provoca:

Maior queda de tensão durante a aceleração
Maior subida de tensão durante o carregamento
Mais geração de calor
Chegada mais precoce aos limites de tensão das células
Menor potência de carregamento
Menor capacidade de travagem regenerativa
Menor potência de tração máxima ou sustentada

A relação entre corrente, resistência e calor resistivo é aproximadamente:

Calor resistivo ∝ Corrente² × Resistência

Por isso, uma bateria pode conservar grande parte da sua capacidade de energia original e, ao mesmo tempo, tornar-se menos capaz de aceitar ou fornecer potência elevada.

Os fabricantes incluem frequentemente uma margem de potência suficiente para que um aumento moderado da resistência não seja imediatamente percetível. A perda de capacidade pode tornar-se visível através da redução da autonomia antes de o condutor notar a perda de potência.

Perda de potência de carregamento

Uma bateria degradada pode ter de reduzir a corrente de carregamento mais cedo, porque o aumento da resistência faz subir mais depressa a tensão e a temperatura das células.

Os possíveis efeitos incluem:

Menor potência máxima de carregamento em CC
Redução mais precoce da potência de carregamento
Maior tempo de carregamento
Arrefecimento ativo mais intenso
Maior sensibilidade ao frio
Menor repetibilidade do carregamento ao longo de várias paragens

Uma sessão de carregamento mais lenta não prova que a bateria se degradou. Também é necessário considerar a capacidade do carregador, temperatura da bateria, SOC à chegada, partilha de potência e pré-condicionamento.

Desequilíbrio entre células

As baterias são limitadas pelo primeiro grupo de células monitorizado que atinja o limite superior ou inferior de tensão.

Se um grupo tiver perdido mais capacidade ou desenvolvido uma resistência superior à dos restantes, poderá:

Atingir cedo a tensão máxima durante o carregamento
Atingir cedo a tensão mínima durante a descarga
Reduzir a energia utilizável da bateria
Fazer a potência de carregamento diminuir mais cedo
Limitar a potência de tração perto do vazio

O balanceamento das células consegue corrigir diferenças no nível de carga, mas não restaura a capacidade que um grupo degradado perdeu permanentemente.

A perda temporária de autonomia não é degradação

A autonomia pode mudar substancialmente sem que exista qualquer dano permanente na bateria.

A perda temporária de autonomia pode ser causada por:

Baixa temperatura da bateria
Aquecimento do habitáculo
Estradas molhadas, com neve ou frias
Pneus de inverno
Vento forte
Maior velocidade em autoestrada
Barras ou caixas de tejadilho
Reboque
Alteração do estilo de condução
Uma estimativa de autonomia imprecisa
Uma recalibração recente do BMS

Uma bateria fria tem maior resistência e pode atingir mais cedo o seu limite inferior de tensão sob carga. Parte da energia armazenada pode tornar-se mais acessível depois de as células aquecerem ou de a bateria repousar.

A degradação permanente subsiste depois de terem sido considerados os efeitos da temperatura, carga e estimativa do SOC.

É por isso que a autonomia apresentada após o carregamento não constitui uma medição fiável do estado da bateria. O estimador de autonomia pode estar a reagir ao consumo recente em vez de medir a capacidade da bateria.

Envelhecimento cronológico

O envelhecimento cronológico ocorre com a passagem do tempo, mesmo quando o veículo está estacionado.

A bateria não precisa de completar ciclos de carregamento para que as reações químicas de envelhecimento continuem.

O envelhecimento cronológico é fortemente influenciado por:

Tempo
Temperatura das células
Estado de carga
Tensão das células
Química da bateria
Conceção dos elétrodos e do eletrólito

Uma temperatura elevada aumenta a velocidade das reações químicas indesejadas. Um SOC elevado coloca muitas químicas de iões de lítio sob uma tensão de célula mais exigente. A combinação de calor e SOC elevado durante períodos prolongados é, por isso, particularmente desfavorável.

Isto não significa que carregar ocasionalmente até 100% seja necessariamente prejudicial. A distinção mais importante é entre atingir brevemente um SOC elevado antes de uma viagem e deixar o veículo estacionado quase cheio durante dias ou semanas.

Battery storage stress at different temperatures and states of charge

O envelhecimento cronológico pode resultar em:

Perda de lítio utilizável
Decomposição do eletrólito
Crescimento de camadas superficiais
Aumento da resistência interna
Geração de gases
Redução da capacidade energética
Menor potência de carga e descarga

O envelhecimento cronológico e o envelhecimento por ciclos são classificações úteis, mas não estão completamente separados. Muitas das mesmas reações químicas ocorrem em ambos, e os ciclos podem criar condições que continuam a provocar envelhecimento depois de a corrente cessar.

Envelhecimento por ciclos

O envelhecimento por ciclos é a degradação associada ao carregamento e à descarga.

Sempre que a energia atravessa a bateria, os elétrodos expandem-se e contraem-se, os iões deslocam-se pela célula e parte da energia perde-se sob a forma de calor. Ocorrem também pequenas reações indesejadas.

O efeito depende de mais do que o número de vezes que o cabo de carregamento é ligado.

Entre os fatores importantes incluem-se:

Energia total transferida
Profundidade de descarga
SOC médio
Taxa C de carregamento
Potência de descarga
Temperatura da bateria
Química das células
Tempo de repouso entre ciclos

Um ciclo pouco profundo em condições moderadas não equivale a um ciclo profundo e de alta potência a uma temperatura desfavorável.

Ciclos completos equivalentes

Uma sessão de carregamento não equivale a um ciclo da bateria.

Um ciclo completo equivalente, ou EFC, representa uma transferência acumulada de energia igual a 100% da capacidade utilizável da bateria.

Exemplos:

Dois ciclos de 50 pontos percentuais equivalem aproximadamente a um EFC
Quatro ciclos de 25 pontos percentuais equivalem aproximadamente a um EFC
Cinco ciclos que utilizam 20% da capacidade equivalem aproximadamente a um EFC

A travagem regenerativa também contribui para a transferência de carga.

A Geotab utiliza o mesmo conceito cumulativo na sua análise de frotas: utilizar e repor repetidamente 25% da capacidade quatro vezes representa um ciclo completo equivalente. (Geotab)

Isto torna o EFC mais útil do que a simples contagem das sessões de carregamento.

Profundidade de descarga e SOC médio

A profundidade de descarga e o SOC médio descrevem diferentes tipos de esforço.

Profundidade de descarga

A profundidade de descarga descreve a proporção do intervalo da bateria utilizada durante um ciclo.

Exemplos:

70% a 50% corresponde a um ciclo de 20 pontos percentuais
80% a 30% corresponde a um ciclo de 50 pontos percentuais
100% a 10% corresponde a um ciclo de 90 pontos percentuais

A repetição de ciclos profundos pode criar mais esforço mecânico e eletroquímico do que ciclos pouco profundos, embora a relação exata dependa da química e do intervalo de funcionamento.

SOC médio

Dois ciclos podem ter a mesma profundidade e ocorrer em níveis médios de carga diferentes:

20% a 70%
50% a 100%

Ambos utilizam 50 pontos percentuais, mas o segundo ciclo passa mais tempo sob uma tensão de célula elevada.

O SOC médio superior pode aumentar o esforço cronológico, apesar de a profundidade ser idêntica.

Battery cycle stress at different states of charge

Os veículos elétricos precisam de permanecer entre 20% e 80%?

A regra dos 20–80%, tantas vezes repetida, é demasiado simplista.

A análise atualizada de frotas da Geotab encontrou pouca diferença entre veículos com exposição baixa e moderada a um SOC inferior a 20% ou superior a 80%. Só surgiu um aumento mais evidente no grupo que passou mais de 80% do tempo total nesses extremos. Este grupo de exposição elevada apresentou uma degradação anual média de 2.0%, em comparação com 1.4–1.5% nos grupos de exposição inferior. (Geotab)

Isto não significa que o SOC não tenha qualquer efeito. Sugere que o tempo prolongado perto do nível máximo ou mínimo é mais importante do que a utilização ocasional dessas partes da bateria.

Para a maioria dos proprietários:

Utilizar 100% antes de uma viagem longa é normal
Chegar a casa ou a um carregador com um SOC baixo é normal
Deixar o veículo quase cheio durante um período prolongado é menos desejável
Deve evitar-se deixá-lo quase vazio durante um período prolongado
As orientações de carregamento específicas do fabricante prevalecem sobre regras genéricas

Alguns veículos com LFP também devem ser totalmente carregados em intervalos definidos para que o BMS possa calibrar o SOC com precisão.

O que muda no interior da célula

A degradação da bateria não é uma única reação. Podem ocorrer vários mecanismos em simultâneo.

Perda do inventário de lítio

Parte do lítio fica retida nos produtos de reações secundárias e deixa de estar disponível para o movimento normal entre os elétrodos.

Um dos principais fatores é o crescimento da interface de eletrólito sólido, ou SEI, no elétrodo negativo.

A SEI é necessária porque protege o elétrodo da decomposição contínua do eletrólito, permitindo simultaneamente a passagem dos iões de lítio. No entanto, a formação e o crescimento desta camada consomem lítio ativo e eletrólito.

Estudos laboratoriais e de diagnóstico identificam a perda do inventário de lítio através do crescimento da SEI como uma importante causa da perda de capacidade inicial, seguida em algumas células por uma perda crescente de material ativo. (US Department of Energy)

À medida que a SEI engrossa ou sofre danos, pode também aumentar a resistência interna.

Perda de material ativo

Partes de um elétrodo podem deixar de participar na reação da bateria.

Entre as possíveis causas incluem-se:

Fissuração de partículas
Alterações estruturais de fase
Delaminação do elétrodo
Perda de contacto elétrico
Deterioração do ligante
Dissolução de material ativo
Bloqueio dos percursos dos iões

O material ativo pode continuar fisicamente presente no interior da célula, mas deixar de estar suficientemente bem ligado para armazenar e libertar iões.

A investigação sobre o envelhecimento das baterias identifica tanto a perda do inventário de lítio como a perda de material ativo como fatores importantes na redução da capacidade e da potência. (US Department of Energy)

Degradação do eletrólito

O eletrólito não é perfeitamente estável em todo o intervalo de tensão e temperatura da célula.

Pode reagir com os elétrodos, sobretudo perante:

Tensão elevada da célula
Temperatura elevada
Superfícies danificadas dos elétrodos
Corrente de carregamento elevada
Áreas contaminadas ou defeituosas

A decomposição do eletrólito pode contribuir para:

Formação de gases
Aumento da resistência
Perda de lítio
Crescimento da película superficial
Redução da condutividade iónica
Zonas secas na estrutura dos elétrodos

O eletrólito e as interfaces dos elétrodos estão estreitamente ligados. Os danos num componente podem acelerar a degradação noutras partes da célula.

Deposição de lítio

Durante o carregamento, os iões de lítio devem entrar na estrutura do elétrodo negativo.

Se o lítio chegar a um ânodo à base de grafite mais depressa do que consegue ser inserido, pode depositar-se lítio metálico na superfície.

A deposição de lítio é mais provável quando:

A célula está fria
A corrente de carregamento é elevada
O SOC é elevado
O elétrodo negativo é espesso
A resistência interna aumentou
Os percursos dos iões são irregulares
A célula tem defeitos de fabrico

A investigação do DOE identifica uma taxa de carregamento elevada, baixa temperatura e uma elevada carga do elétrodo como condições importantes para a deposição. O lítio depositado pode causar perda de capacidade, aumento da resistência e, potencialmente, um curto-circuito interno. (US Department of Energy)

Parte do lítio depositado pode ser reversível, mas outra parte pode perder o contacto elétrico e transformar-se em lítio morto inativo. Uma descarga normal não o restaura necessariamente.

É por isso que um veículo elétrico frio pode limitar fortemente o carregamento em CC e a travagem regenerativa até a bateria aquecer.

Danos mecânicos e expansão do silício

Os materiais dos elétrodos mudam de volume à medida que os iões entram e saem.

A grafite suporta relativamente bem este movimento. O silício consegue armazenar muito mais lítio, mas expande-se bastante mais durante o carregamento.

A expansão repetida pode:

Fissurar partículas de silício
Danificar o revestimento do elétrodo
Quebrar ligações elétricas
Perturbar a SEI
Expor superfícies novas
Consumir mais eletrólito e lítio
Aumentar a dilatação das células

Por isso, os ânodos de silício-grafite e com predominância de silício exigem partículas, ligantes, aditivos do eletrólito, porosidade e controlo da pressão cuidadosamente concebidos.

O envelhecimento cronológico e por ciclos interagem

O envelhecimento cronológico continua durante a condução e o carregamento, enquanto os ciclos alteram as condições em que ocorrem as reações típicas desse envelhecimento.

Por exemplo:

O carregamento rápido aumenta a temperatura
Um SOC elevado após o carregamento aumenta o esforço relacionado com a tensão
A condução pode aquecer a bateria antes de esta ficar estacionada
Partículas fissuradas expõem superfícies novas que reagem enquanto o veículo repousa
O crescimento da SEI aumenta a resistência, gerando mais calor em ciclos posteriores

Por isso, não é possível atribuir claramente cada ponto percentual de degradação ao tempo ou aos ciclos.

A distinção continua a ser útil, porque explica por que razão tanto veículos elétricos antigos com baixa quilometragem como veículos mais recentes com quilometragem elevada podem apresentar degradação mensurável por motivos diferentes.

Temperatura e degradação

A temperatura afeta quase todos os mecanismos de envelhecimento.

Temperatura elevada

O calor acelera as reações químicas no interior da célula.

Uma temperatura elevada durante períodos prolongados pode aumentar:

Crescimento da SEI
Decomposição do eletrólito
Geração de gases
Dissolução de metais de transição
Envelhecimento cronológico
Aumento da resistência

Os dados de frotas mais recentes da Geotab revelaram que os veículos do seu grupo de clima quente se degradaram, em média, 0.4 pontos percentuais mais depressa por ano do que os veículos em condições mais amenas. O estudo definiu os grupos de acordo com a proporção de dias acima de 25°C e não conseguiu isolar de igual modo climas consistentemente frios. (Geotab)

O arrefecimento ativo reduz o efeito, mas não elimina todas as diferenças de temperatura entre climas e padrões de utilização.

Temperatura baixa

O armazenamento a frio não equivale, em geral, ao armazenamento sob calor. Uma temperatura baixa abranda muitas reações de envelhecimento.

A principal preocupação é carregar de forma demasiado agressiva uma célula fria à base de grafite.

A baixa temperatura:

O movimento dos iões abranda
A resistência interna aumenta
A grafite aceita o lítio mais lentamente
A tensão da célula sobe mais depressa durante o carregamento
O risco de deposição de lítio aumenta

O BMS deve limitar a corrente de carregamento ou aquecer a bateria antes de permitir uma potência elevada.

Por isso, o esforço causado pelo carregamento com tempo frio depende fortemente do pré-condicionamento, gestão térmica e software de carregamento.

Carregamento rápido e degradação

O carregamento rápido em CC é uma utilização normal prevista na conceção de um veículo elétrico moderno. A bateria e o BMS são concebidos para o aceitar dentro de limites definidos.

O efeito na degradação depende de muito mais do que o valor indicado no carregador:

Potência real da bateria
Capacidade da bateria
Taxa C de carregamento
Temperatura da bateria
SOC à chegada
Curva de carregamento
Conceção das células
Desempenho do arrefecimento
Frequência com que é utilizada potência elevada

Um carregamento de 150 kW representa aproximadamente:

1C para uma bateria de 150 kWh
2C para uma bateria de 75 kWh
3C para uma bateria de 50 kWh

Por isso, a mesma potência do carregador não cria o mesmo esforço ao nível das células em todos os veículos.

Dados reais de carregamento rápido

A Geotab dividiu mais de 22,700 exemplares de veículos elétricos em grupos de acordo com a utilização do carregamento. Os veículos em que o carregamento CC representou menos de 12% das sessões apresentaram uma degradação anual média de 1.5%. Os veículos que utilizaram o carregamento CC com maior frequência apresentaram uma média de 2.5%. (Geotab)

No grupo de utilização frequente de CC, a potência de carregamento também teve influência:

Grupo de utilização do carregamento	Definição	Degradação anual média
Baixa frequência de CC	Carregamento CC em menos de 12% de todas as sessões	1.5%
Alta frequência, menor potência CC	Carregamento CC em mais de 12%; menos de 40% das sessões CC acima de 100 kW	2.2%
Alta frequência, alta potência CC	Carregamento CC em mais de 12%; mais de 40% das sessões CC acima de 100 kW	3.0%

Estes são valores médios de grupos agregados, não previsões para um veículo específico. A Geotab anonimizou os modelos e não isolou a química, dimensão da bateria, conceção do arrefecimento, clima e curva de carregamento como variáveis laboratoriais controladas. Ainda assim, os resultados mostram uma associação clara entre o carregamento frequente de alta potência e uma perda de capacidade mais rápida no conjunto dos dados. (Geotab)

A conclusão prática não é que os proprietários devam evitar o carregamento CC. O carregamento rápido existe para viabilizar viagens longas e uma utilização intensiva.

Utilize-o quando oferecer valor prático. É preferível carregar mais lentamente quando o automóvel já vai ficar estacionado durante várias horas e o carregamento rápido não oferece qualquer benefício.

Condução e regeneração a alta potência

Uma potência de descarga elevada também gera calor e esforço mecânico, mas o efeito depende da duração e do controlo térmico.

Breves acelerações fortes são normalmente menos exigentes do que:

Condução prolongada a alta velocidade
Subidas longas em montanha
Reboque
Utilização em pista
Acelerações repetidas à potência máxima

A travagem regenerativa aumenta a transferência de carga. O BMS limita a regeneração quando a temperatura, SOC, tensão ou capacidade de potência tornam inadequada uma corrente de carregamento elevada.

Para a maioria dos proprietários particulares, é improvável que a aceleração normal e a travagem regenerativa sejam os principais fatores do envelhecimento da bateria. O tempo, temperatura, exposição a diferentes níveis de SOC e padrão de carregamento são normalmente mais significativos.

Diferenças entre químicas das células

O nome da química não determina, por si só, a degradação, mas altera os compromissos de base.

NMC, NCA e NCMA

As células à base de níquel oferecem elevada densidade energética e boa capacidade de potência.

O seu envelhecimento pode ser sensível a:

Tensão elevada das células
Temperatura elevada
Estabilidade de cátodos com elevado teor de níquel
Fissuração de partículas
Oxidação do eletrólito
Dissolução de metais de transição

Os fabricantes gerem estes esforços através de revestimentos, aditivos do eletrólito, limites de tensão, arrefecimento e calibração do BMS.

LFP

Em geral, a LFP oferece:

Longa vida útil em ciclos
Elevada estabilidade térmica
Boa tolerância a ciclos frequentes
Menor custo dos materiais do cátodo

Não é imune à degradação.

As células LFP continuam sujeitas a:

Crescimento da SEI
Perda de lítio ativo
Envelhecimento do eletrólito
Aumento da resistência
Desequilíbrio entre células
Limitações no carregamento a frio

O armazenamento prolongado com SOC e temperatura elevados pode continuar a criar um esforço evitável.

A curva de tensão plana da LFP também dificulta a estimativa do SOC, o que pode fazer com que aparentes alterações de autonomia ou percentagem pareçam degradação quando o BMS está a recalibrar.

Ânodos com silício

Um teor superior de silício pode aumentar a densidade energética, mas também provoca maior expansão dos elétrodos e danos repetidos na película superficial.

O resultado da degradação depende muito de:

Teor de silício
Estrutura das partículas
Ligante
Aditivos do eletrólito
Pressão da célula
Estratégia de carregamento

Uma bateria anunciada como contendo silício não tem necessariamente pouca durabilidade. A implementação é determinante.

Iões de sódio

As células de iões de sódio utilizam materiais de elétrodo diferentes e têm mecanismos de envelhecimento distintos dos das células de iões de lítio.

As potenciais vantagens de custo e comportamento térmico não se traduzem automaticamente numa vida útil mais longa. Os dados automóveis de longo prazo em condições reais continuam a ser limitados quando comparados com os das químicas de iões de lítio consolidadas.

Por isso, as alegações sobre a durabilidade das células de iões de sódio devem ser avaliadas para a conceção específica da célula e não aplicadas a toda a família tecnológica.

A degradação não é normalmente linear

Uma bateria não perde necessariamente a mesma percentagem de capacidade todos os anos.

Uma curva típica pode incluir:

Um período inicial de estabilização com uma perda precoce relativamente visível
Um longo período de degradação gradual
Uma possível fase acelerada no fim da vida útil, por vezes denominada joelho

Nem todas as baterias de veículos elétricos desenvolvem um joelho pronunciado durante a vida útil do veículo.

A Geotab observou que muitos veículos mais recentes nos seus dados apresentavam uma descida mais acentuada durante o primeiro ou segundo ano, antes de estabilizarem. Oito dos 11 modelos consolidados, transitados do conjunto de dados anterior, apresentaram uma degradação anual média de 1.4% depois de os resultados estabilizarem. (Geotab)

É por isso que multiplicar uma percentagem anual média pela idade do veículo não é fiável:

2.3% × 10 períodos de um ano ≠ uma previsão fiável de uma perda de 23%

O valor de 2.3% é uma média de um grupo, não uma lei universal de envelhecimento linear.

Degradação não é o mesmo que avaria da bateria

Uma bateria pode degradar-se gradualmente sem avariar.

Uma avaria no sistema da bateria pode, em vez disso, ser causada por:

Uma célula defeituosa
Um curto-circuito interno numa célula
Autodescarga excessiva
Um contactor avariado
Uma falha de isolamento
Uma fuga de líquido de refrigeração
Um sensor de tensão ou temperatura avariado
Um barramento danificado
Uma falha de comunicação
Colisão ou danos na parte inferior da carroçaria
Um componente avariado do sistema de gestão da bateria

Uma bateria pode conservar 95% da sua capacidade energética e ainda assim necessitar de reparação porque um componente elétrico avariou.

Outra bateria pode funcionar normalmente com 80% da capacidade restante, mas proporcionar menos autonomia.

Esta distinção também é relevante para as garantias. Uma garantia contra defeitos e uma garantia de retenção de capacidade não cobrem necessariamente as mesmas situações.

Como é medido o estado da bateria

Medir com precisão o estado da bateria é mais difícil do que ler a autonomia no painel de instrumentos.

Os métodos habituais incluem:

Estado de saúde comunicado pelo BMS
Ensaio controlado de descarga de energia
Procedimentos de diagnóstico do fabricante
Testes de capacidade em oficina
Medição da energia num intervalo de SOC conhecido
Análise da dispersão da tensão e resistência das células
Análise telemática de longo prazo

Estado de saúde comunicado pelo BMS

O BMS estima o estado da bateria com base em dados como:

Energia transferida
Integração da corrente
Comportamento da tensão
Resistência interna
Desequilíbrio entre células
Histórico de temperatura
Histórico de carregamento
Idade da bateria

Uma percentagem de SOH apresentada pode representar a retenção de capacidade, a capacidade de potência ou uma combinação própria do fabricante.

Os valores de SOH de diferentes fabricantes não são necessariamente comparáveis, porque podem utilizar diferentes:

Capacidades de referência
Buffers
Correções de temperatura
Métodos de ensaio
Modelos de estimativa
Definições de «novo»

Ensaio de energia controlado

Um teste de capacidade controlado mede a energia fornecida num intervalo de SOC definido e em condições conhecidas.

Para uma comparação útil, o teste deve considerar:

Temperatura da bateria
SOC inicial e final
Consumo dos sistemas auxiliares do veículo
Perdas de carregamento e descarga
Calibração do BMS
Se a referência é a capacidade bruta ou utilizável
Buffers da bateria

Um teste realizado em oficina ou integrado pelo fabricante é normalmente mais fiável do que tentar inferir a degradação a partir de uma única fatura de carregamento.

Teste de estado da bateria da Tesla

Os veículos Tesla compatíveis incluem um teste de estado da bateria integrado.

A Tesla afirma que o veículo tem de estar ligado a um carregador CA e que o processo pode demorar até 24 horas. O teste pode descarregar a bateria até 0% e depois comunica a retenção de energia em comparação com quando a bateria era nova. A Tesla refere também que a autonomia apresentada pode ser recalibrada posteriormente. (Tesla)

A Tesla recomenda a realização do teste apenas quando existe uma preocupação quanto à retenção de energia da bateria.

Este tipo de processo controlado é fundamentalmente diferente de comparar a autonomia apresentada a 100% em duas datas distintas.

Por que razão a autonomia apresentada é um mau teste do estado da bateria

A autonomia apresentada com a carga completa pode mudar devido a:

Consumo de energia recente
Temperatura
Atualizações de software
Calibração do BMS
Configuração das jantes e pneus
Modo de condução
Alterações do valor de homologação
Degradação da bateria

Alguns veículos apresentam uma autonomia nominal fixa derivada do SOC, enquanto outros utilizam uma previsão baseada na condução recente.

Por isso, um valor inferior no painel não é suficiente para diagnosticar a degradação da bateria.

Dados reais sobre a degradação das baterias

Grandes conjuntos de dados de frotas proporcionam uma perspetiva útil sobre o envelhecimento em condições reais, mas exigem uma interpretação cuidadosa.

Publicação da Geotab de 2026

A publicação atualizada da Geotab de 2026 baseia-se numa análise de mais de 22,700 exemplares de veículos elétricos distribuídos por 21 agrupamentos de modelos anonimizados.

Indica:

Média de todos os veículos analisados: 2.3% por ano
Automóveis ligeiros de passageiros: 2.0% por ano
Veículos multifunções, incluindo furgões: 2.7% por ano
Modelos consolidados provenientes do estudo anterior: 1.4% por ano, em média
Penalização em clima quente: aproximadamente 0.4 pontos percentuais por ano
Grupo de utilização frequente de CC a alta potência: 3.0% por ano
Grupo com baixa frequência de CC: 1.5% por ano (Geotab)

A análise anterior da Geotab indicava 1.8% por ano. O aumento para 2.3% não prova que as baterias mais recentes sejam piores. A Geotab atribui-o a diferenças na composição dos veículos, utilização mais intensa, carregamento mais potente e maior número de veículos recentes ainda na fase de perda inicial. (Geotab)

As limitações são importantes:

Os modelos dos veículos são anonimizados
Os dados são fortemente influenciados pela utilização em frotas
A química das baterias não é isolada
A conceção térmica e a dimensão da bateria variam
As taxas anuais são médias dos grupos
Os valores não devem ser extrapolados como linhas retas

O estudo é mais útil para identificar tendências do que para prever o estado exato de um automóvel.

Dados da frota Tesla

O Relatório de Impacto de 2023 da Tesla afirma que as baterias do Model 3 assim como do Model Y tinham perdido, em média, cerca de 15% da sua capacidade original após 200,000 milhas.

Estes são dados de frota comunicados pelo fabricante, e não um estudo controlado independente. A Tesla refere também que a quilometragem é apenas um dos fatores e que a idade da bateria afeta a retenção. (Tesla)

Os dados continuam a ser úteis porque abrangem veículos de produção com quilometragens elevadas. Não se deve presumir que representem todas as químicas de bateria, fábricas, anos-modelo, climas ou padrões de utilização.

O que a degradação significa para quem compra um veículo elétrico usado

O estado da bateria é uma das especificações mais importantes num veículo elétrico mais antigo, mas não deve ser avaliado apenas pela idade ou quilometragem.

Entre as informações úteis incluem-se:

Capacidade utilizável restante
Teste de SOH do fabricante ou independente
Dispersão da tensão das células
Tendências da resistência interna
Curva de carregamento
Avisos da bateria e do grupo motopropulsor
Histórico da garantia
Histórico de reparações ou substituições de módulos
Histórico do clima e utilização
Se o automóvel consegue pré-condicionar e arrefecer corretamente a bateria

Um veículo com quilometragem elevada, boa gestão térmica e esforço moderado da bateria pode ter uma bateria mais saudável do que um veículo com menos quilómetros que tenha sido armazenado com SOC elevado num clima quente.

Perguntas que vale a pena fazer

A bateria foi submetida a um teste de estado documentado?
O teste baseia-se em energia medida ou apenas numa estimativa do BMS?
O veículo ainda alcança a potência de carregamento esperada quando é devidamente preparado?
Existem diferenças invulgares de tensão entre células?
A bateria ou algum módulo foi reparado?
A garantia é transferida para o proprietário seguinte?
Que limiar de capacidade utiliza a garantia?
A capacidade indicada é bruta, utilizável ou a capacidade medida atual?

Um certificado transparente do estado da bateria é muito mais útil do que uma fotografia do painel a mostrar a autonomia estimada.

O que os condutores podem fazer

A degradação da bateria não pode ser interrompida, mas é possível reduzir esforços desnecessários.

Entre os hábitos práticos incluem-se:

Seguir as orientações de carregamento do veículo específico
Evitar deixar a bateria quase cheia durante longos períodos quando a autonomia não é necessária
Evitar armazenar o veículo quase vazio
Pré-condicionar antes do carregamento de alta potência com tempo frio
Utilizar o carregamento rápido em CC quando tiver valor prático
Preferir CA ou carregamento de menor potência quando o automóvel já vai ficar estacionado durante horas
Evitar, quando possível, a exposição prolongada e desnecessária ao calor
Deixar a bateria com um SOC moderado durante o armazenamento prolongado
Manter atualizado o software da gestão térmica e do carregamento
Não se preocupar excessivamente com cargas completas ocasionais ou carregamento rápido normal em viagem

Os proprietários devem utilizar a bateria para tornar o veículo útil. Evitar sempre um SOC elevado, descargas profundas ou carregamentos rápidos pode criar mais inconveniência do que um benefício significativo para a vida útil da bateria.

Para conselhos práticos de utilização, consulte Como prolongar a vida útil da bateria de um veículo elétrico.

O que mais importa

A degradação da bateria de um veículo elétrico é determinada pela interação entre tempo, temperatura, estado de carga, energia transferida e conceção da bateria.

As distinções mais importantes são:

A perda temporária de autonomia não é necessariamente degradação
A perda de capacidade e a perda de potência são diferentes
O envelhecimento cronológico e por ciclos sobrepõem-se
A temperatura elevada é um importante fator de esforço a longo prazo
O frio torna-se especialmente relevante durante o carregamento
O carregamento CC frequente de alta potência está associado a uma degradação mais rápida, mas continua a ser uma utilização normal do veículo elétrico
O tempo passado em níveis extremos de SOC é mais importante do que passar ocasionalmente por esses níveis
O envelhecimento da bateria raramente é perfeitamente linear
A degradação não equivale à avaria de um componente
A autonomia no painel não constitui um teste do estado da bateria

As baterias dos veículos elétricos modernos estão, em geral, a demonstrar boa durabilidade, mas não existe uma única percentagem que descreva todos os veículos. A química, arrefecimento, conceção das células, calibração do BMS, clima e padrão de utilização determinam o envelhecimento de cada bateria.

Para conhecer os limiares das garantias e as opções disponíveis após a utilização no veículo, consulte Garantia da bateria de veículos elétricos e Ciclo de vida, reparação, segunda vida e reciclagem das baterias de veículos elétricos.