Pilhas recarregáveis

As pilhas dividem-se em 2 tipos principais:

As PRIMÁRIAS – são aquelas de uso descartável, que não aceitam recarga. Dos vários tipos existentes as mais comuns são as de zinco-carvão (baratas e de baixa capacidade) e as alcalinas, que embora custem mais caro, apresentam uma capacidade maior, sendo de menor custo por watt na maioria das aplicações.

As SECUNDÁRIAS – são as que podem ser recarregadas. E é delas que vamos conhecer um pouco melhor aqui.

Embora existam há muito tempo, mais de 20 anos, as pilhas recarregáveis apenas recentemente se tornaram populares ao grande público.

As aplicações iniciais eram limitadas a sistemas fechados onde o usuário não tinha acesso e a troca, quando necessária, era realizada apenas nas oficinas. Este é o caso das ferramentas elétricas portáteis (parafusadeiras, pequenas retíficas) alguns tipos de barbeadores, etc.
Recentemente, com o advento das câmeras digitais, as pilhas recarregáveis saíram do esconderijo e foram para as vitrines das lojas. Atualmente disputam espaço nas lojas dos shoppings, com direito a material promocional, displays, embalagens blister e tudo o mais que os produtos de grife devem possuir para chamar a atenção na disputa da preferência.

Com a popularização e com as novas aplicações aparecendo os fabricantes investiram em pesquisas e novos tipos de pilhas foram aparecendo, com alta capacidade de armazenamento de energia e com maior número de ciclos de carga/descarga.

Embora populares, elas ainda são bastante desconhecidas e não é difícil encontrar situações onde são usadas de modo e com tratamento incorreto. Elas foram feitas para durar e, com a possibilidade de muitas recargas, se tornarem bastantes econômicas ao usuário. São ótimas... desde que usadas corretamente. Para serem usadas corretamente é necessário que seus pontos fracos e fortes sejam conhecidos e respeitados. Se isso for feito, elas darão em troca confiabilidade e economia.

1- Pilhas NiCd
O primeiro tipo de pilha recarregável que apareceu nas aplicações domésticas foram as chamadas Níquel Cádmio, ou NiCd.

2- Pilhas NiMH
São as de Níquel Metal Hidreto. É a geração atual, com sensíveis vantagens sobre a NiCd, como:
- Maior capacidade
- Maior quantidade de ciclos de carga descarga (os fabricantes afirmam ser de aproximadamente 1000 se a pilha for corretamente utilizada).
- Menos poluente. Mesmo assim é recomendável descartá-las na coleta seletiva.

3- Pilhas LiIon
Pilhas de Lítio íon. A melhor tecnologia disponível hoje na eletrônica de consumo. Porem são relativamente caras e sua aplicação está limitada a baterias em formatos específicos para cada aplicação. É muito raro encontrá-las nos tamanhos padrões como C, AA, AAA.



MANDAMENTOS

Antes de entrarmos nas definições e conceitos básicos, vamos guardar duas leis básicas, verdadeiros “mandamentos”:

A - As pilhas recarregáveis odeiam calor

B - As pilhas recarregáveis não suportam choques mecânicos (batidas, quedas, etc.).

Com isso em mente podemos ir em frente.



CAPACIDADE

O principal termo a ser conhecido para se entrar no mundo das pilhas é o de capacidade.
A capacidade de uma pilha se refere à quantidade de energia que ela pode reter no processo de carga, energia esta que será disponibilizada no uso. Este dado vem impresso em letras destacadas nas pilhas e é na pratica o grande fator de escolha de uma pilha tendo em vista um uso determinado.

A capacidade é informada em miliamperes.hora ou mAh.
Suponhamos uma pilha com capacidade de 2200 mAh. Vamos chamar esta capacidade de “C”. Nesta pilha, portanto C= 2200 mAh.
Se esta pilha for utilizada num aparelho cuja corrente de consumo é de 200 mA, a duração da carga será de:

Duração = C/consumo

Duração = 2200/200 = 11 horas.

Esta regra não é linear. Quanto maior o consumo do aparelho, ou seja, quanto mais ele se aproxima de C, maior é o desvio deste cálculo.
Se a corrente de consumo for de 2200 mA, igual a C, a duração será inferior a 1 hora porque neste regime de uso as perdas internas são grandes.

A utilização das pilhas com de correntes de descarga de valores maiores que C na prática é possível, desde que de alguma forma haja circuitos que monitorem a pilha. Este tipo de uso estressante só deve ser feito se não houver alternativas. Um alto ritmo de descarga associado à resistência interna da pilha leva à produção de calor. Isso fere o primeiro mandamento.

Geralmente os fabricantes especificam a capacidade da pilha tendo em conta uma descarga (ou corrente de uso) de 0,1C.
Isto significa que a carga nesta pilha do nosso exemplo terá uma duração de 10 horas se utilizada a uma corrente de 0,1C ou 220 mA.



CARGA

Carregar a pilha significa fazer passar por ela uma corrente elétrica em determinado sentido de forma que, dentro da mesma, reações químicas vão absorver e armazenar energia.

A descarga e posterior recarga forma um ciclo completo. Este ciclo pode ser repetido muitas vezes e daí a grande vantagem deste tipo de pilha, que as tornam econômicas.
Como nem tudo é perfeito, a cada ciclo de descarga e carga a pilha perde um pouco de sua capacidade de retenção, ou seja, C diminui. Isto pode ser percebido com o tempo, quando as pilhas “duram pouco” após carregadas. Nem sempre isto significa fim de vida. Em alguns casos a perda da capacidade deriva de uso incorreto e pode ser consertado através do condicionamento da pilha. Veremos mais adiante o que é isso e como fazer. Mas, se o condicionamento não resolver, então esta queda de capacidade significa mesmo o fim da vida útil e as pilhas devem ser substituídas.



CONDIÇÕES DE CARGA

Chamamos de condições de carga à intensidade de corrente e o tempo em que a pilha ficará sob carga.
O tempo de carga pode ser calculado de forma análoga ao tempo de descarga. Fazendo-se passar pela pilha uma corrente I (em mA), o tempo de carga (Tc) é dado por:

Tc = C/I

Ex. Ao se carregar uma pilha NiMH que tenha uma capacidade C = 1200 mAh, usando uma corrente de 150 mA, o tempo de carga (teórico) é de:

Tc = 1200/150 = 8 horas.

Na pratica deve-se acrescentar um pouco mais de tempo, pois as reações químicas no interior da pilha não apresentam eficiência 100%.

Somos então induzidos a pensar que podemos ter um tempo de carga bastante curto se usarmos para a carga uma corrente elevada.
Por ex, usando-se uma corrente numericamente igual a C, o tempo de carga seria de 1 hora.
Isso é correto e possível desde que vários fatores sejam observados, como:

a. Ao carregar uma pilha com uma corrente igual ou próxima a C o desenvolvimento de calor no interior da pilha é enorme. Isso, novamente, fere o 1º mandamento o que implicará num sensível encurtamento da vida útil da pilha, ou seja, o número de ciclos carga-descarga será reduzido.
b. Nestas condições de alta corrente, uma vez que a pilha atingiu a carga completa, a corrente de carga precisa ser imediatamente interrompida caso contrário ocorrerá o desenvolvimento de gases no interior da pilha e ela poderá explodir. Mesmo que não o faça, pois há um sistema de segurança para evitar a explosão, a liberação dos gases significa perda de material interno e conseqüente drástica redução na capacidade.
Por este motivo os carregadores “super rápidos” incorporam vários sistemas para detectar quando a pilha chegou à plena carga. Dizemos vários sistemas porque carga sob alta corrente é uma condição realmente crítica e não pode haver margem a erro. Alem disso o carregador também faz um monitoramento da temperatura da pilha e, caso a temperatura suba muito, a corrente de carga é reduzida a um valor seguro.

Se não há pressa e se priorizarmos a vida útil da pilha devemos evitar o aumento de temperatura que sempre irá ocorrer numa carga rápida. A melhor maneira de se fazer isso é utilizar a “carga lenta”.

A regra básica e clássica de carga lenta recomendada pelos fabricantes é que as pilhas sejam carregadas com uma corrente igual a 0,1C e, para compensar as perdas internas, acrescentar 40% ao tempo calculado, o que garante que efetivamente ela chegue à carga plena.

Isto significa:

Tc = C/0,1C x 1,4 = 14 horas

Portanto conseguiremos uma ótima funcionalidade carregando-se as pilhas em 14 horas sob uma corrente de 0,1C.
Ganhamos ainda alguns bônus na carga lenta, como:

* Não há o menor problema com sobrecarga. Ou seja, estas 14 horas não são mais críticas. Não há problema algum em deixar a pilha, por ex. 24 horas, ou mais, sob uma corrente de 0,1C.

* Não há sobreaquecimento, portanto não há risco de explosão e nem vazamento de material interno.

* Esta condição é a que proporciona uma vida útil longa
Acontece que nem sempre podemos escolher esta condição ótima de carga. Se comprarmos os carregadores existentes no mercado, a grande maioria deles (para não dizer todos), optam pela carga rápida.