Por que a recarga rápida de veículos elétricos só atinge 80% da capacidade de armazenamento das baterias?

Porsche 918 Spyder Fast Charging Station
Não importa a quantidade máxima de energia que uma bateria de íons de lítio possa armazenar. Se um veículo movido à propulsão elétrica for plugado em uma fast charging station (estação de recarga rápida), por volta de trinta minutos depois, a bateria possuirá 80% de sua carga completa.

Após atingirem esta capacidade, o processo de recarga até atingir os 100% se torna mais lento, mas por que isto acontece? Por que a velocidade de recarga de uma bateria de íons de lítio varia conforme o SoC (State of Charge ou estado de carga)? A resposta é puramente científica.

Para melhor entender como funciona o processo de recarga de uma bateria de íons de lítio, deve-se compará-lo com o processo de encher um copo com uma torneira de alta pressão. À medida em que o copo enche, em razão do movimento provocado pela velocidade em que a água entra, ela tenderá a sair para fora do copo.

O funcionamento dos recarregadores de veículos elétricos é o mesmo, sejam eles do modelo convencional ou rápido. A velocidade de um recarregador de bateria de íons de lítio é variável de acordo com o SoC, ou seja, a porcentagem de carga da mesma.

Uma estação de recarga rápida possui um sistema que, quando a carga da bateria do veículo está baixa, aumenta a intensidade da corrente elétrica, mais popularmente conhecida como amperagem, até um limite pré-programado.

Quando o SoC da bateria do veículo se aproxima dos 80%, a estação de recarga passa a reduzir gradualmente a intensidade da corrente elétrica, diminuindo assim a quantidade de energia que vai à bateria, para evitar danos à mesma.
Fast Charging Station Screen
É o mesmo príncipio que se aplica ao encher um copo de água. Se a ameaça de o líquido sair por cima do recipiente aumentar, é só fechar um pouco a torneira.

A razão principal de uma estação de recarga rápida aumentar o tempo para completar os 100% de carga de uma bateria é que os íons de lítio precisam de mais corrente elétrica para armazenar energia quando estão próximos de sua capacidade máxima.

Isso pode gerar sobrecarga, fato complicador neste tipo de bateria. É necessário que um sistema de proteção reduza o fluxo de energia elétrica, aumentando o tempo necessário para chegar à carga completa. Outros fatores que limitam a velocidade do processo de recarga de uma bateria são o aquecimento dos fios da estação de recarga e da própria bateria.

A transformação de energia elétrica para energia química, que envolve o processo de recarga de uma bateria, assim como qualquer outra transformação entre quaisquer tipos de energia, gera perdas no processo. Esta é uma Lei da Física que se aprende no Ensino Fundamental.

Para tentar diminuir as consequências, empresas que constroem estações de recarga até já desenvolveram aparelhos que possuem cabos com refrigeração líquida.

Além disso, alguns veículos possuem sistemas de ar condicionado que foram desenvolvidos para serem acionados durante o processo de recarga das baterias, direcionado o ar refrigerado para mantê-las em uma temperatura adequada e ajudar a carregá-las mais rápido.

A dificuldade em se recarregar a bateria de forma rápida não existe somente nos veículos elétricos, mas também ao recarregar qualquer outro aparelho cuja fonte de energia é um armazenador baseado em íons de lítio, como por exemplo, um telefone celular.

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