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Bateria pequena LFP ou bateria grande NMC, qual escolher? O exemplo do Kia EV2

Bateria pequena LFP ou bateria grande NMC, qual escolher? O exemplo do Kia EV2

Escolher entre as várias baterias disponíveis para o mesmo carro elétrico geralmente significava simplesmente decidir entre autonomia, velocidade de recarga e desempenho em relação ao preço, com um princípio básico: quanto mais caro, mais potente, maior a autonomia e mais rápida a recarga. No entanto, as regras mudaram com a chegada das baterias LFP. Estas são cada vez mais preferidas pelos fabricantes para os modelos “menores”, enquanto os maiores continuam a usar baterias NMC. Isso vale para o Kia EV2, que usamos como exemplo hoje, mas também acontece com toda uma nova geração de modelos do grupo Volkswagen, como o ID.Polo, o Skoda Epiq e o Cupra Raval, além de futuros modelos da Renault, como o R5, Mégane e Scenic. Isso torna a equação um pouco mais complexa.

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Vamos falar desse pequeno SUV elétrico coreano que oferece duas capacidades de bateria, 42,2 e 61 kWh, mas com duas químicas diferentes. A bateria menor é do tipo LFP (lítio-ferro-fosfato), enquanto a maior utiliza uma química NMC (níquel-manganês-cobalto). Ao analisar suas características técnicas, descobrimos alguns resultados contraintuitivos: a bateria menor é associada ao motor mais potente, apresenta a tensão mais alta e um pico de recarga maior. Por outro lado, a bateria maior armazena quase 45% a mais de energia por apenas alguns quilos a mais.

Então, qual escolher?

317 ou 453 km: a autonomia, obviamente, faz a diferença

Vamos começar pelo mais simples. Com seus 42,2 kWh, a bateria LFP permite que o EV2 atinja até 317 km de autonomia WLTP, dependendo da configuração. Com a bateria NMC de 61 kWh, a autonomia máxima sobe para 453 km. A diferença é então de 136 km, o que representa aproximadamente 43% a mais de autonomia.

Para um carro destinado principalmente a deslocamentos diários, os cerca de 300 km oferecidos pela bateria menor podem ser suficientes para muitos motoristas, especialmente com a possibilidade de recarga em casa. Para tornar o EV2 o carro principal da família e permitir viagens mais longas, os 61 kWh se tornam obviamente muito mais interessantes.

Apenas 6 kg de diferença entre as duas baterias!

Provavelmente, essa é a característica mais surpreendente dos dois pacotes: a bateria LFP de 42,2 kWh pesa 319 kg, contra 325 kg para a NMC de 61 kWh. Em outras palavras, há apenas 6 kg de diferença entre as duas, embora a segunda contenha 18,8 kWh, o que representa quase 45% a mais de energia. Essa diferença ilustra um dos principais inconvenientes do LFP: sua densidade energética é geralmente inferior à das químicas NMC. Com massa ou ocupação comparáveis, esta última permite armazenar mais energia.

No entanto, é preciso evitar fazer uma comparação direta da densidade das células com base nesses números. A Kia informa a massa dos pacotes completos, que também incluem sua estrutura, sistema de resfriamento, eletrônica e proteções. A arquitetura pode ser significativamente diferente de uma bateria para outra. Mas, para o motorista, a conclusão continua notável: passar de 42,2 para 61 kWh quase não afeta a massa do EV2.

Para o fabricante, há outro benefício em ter uma linha de veículos com peso praticamente igual: não ser necessário adaptar as ligações ao chão ou o sistema de freios de acordo com a bateria.

A pequena LFP também tem seus vantagens

Por que a Kia utiliza então o LFP para sua pequena bateria? Essa química possui várias qualidades, entre as quais se destaca uma boa estabilidade térmica. Além disso, é conhecida por sua longevidade: com características comparáveis, essas células costumam suportar mais ciclos completos de carregamento e descarregamento antes de sofrer uma degradação significativa.

Elas também se adaptam melhor a carregamentos frequentes de 100%, o que permite reduzir parcialmente a diferença em termos de autonomia. E é até mesmo necessário, e exigido regularmente pelo computador de bordo, realizar um carregamento completo para reequilibrar as células, um assunto completamente diferente sobre o qual Soufyane voltará a falar em breve.

Isso obviamente não significa que uma bateria NMC nunca deva ser completamente carregada, mas mantê-la por um longo período em um nível de carga muito alto é tradicionalmente menos favorável ao seu envelhecimento.

Por que a bateria pequena oferece mais potência?

Outra curiosidade: a bateria pequena do EV2 é mais potente que a grande, apesar de se tratar de um motor que se poderia considerar idêntico. A primeira está associada a uma potência máxima de 107,8 kW (147 cv), contra 99,5 kW (135 cv) na versão com NMC. O torque permanece o mesmo, em 250 Nm. Como resultado, dependendo da versão, o tempo de 0 a 100 km/h é de aproximadamente 8,5 a 8,7 segundos com a bateria pequena e de 9,5 a 9,7 segundos com a grande.

Estamos voltando aqui às qualidades intrínsecas da LFP em comparação com a NMC? Sim… mas também não. De fato, a química influencia aspectos como a tensão de uma célula, sua resistência interna, seu comportamento térmico e a corrente que ela consegue suportar durante a descarga. No entanto, não existe uma regra simples que diga que “uma LFP fornece mais potência do que uma NMC” — nem o contrário. Estudos que comparam células mostram que o desempenho em termos de potência varia significativamente dependendo da célula escolhida e de seu design, além da simples química envolvida.

No caso do EV2, isso é particularmente importante porque observamos algo um tanto paradoxal. Uma célula NMC possui normalmente uma tensão nominal superior à de uma célula LFP — tipicamente em torno de 3,6-3,7 V contra 3,2-3,3 V. No entanto, é exatamente o conjunto completo de células LFP do EV2 que apresenta a tensão mais alta: 358 V contra 297 V. Isso significa muito provavelmente que os dois conjuntos não possuem a mesma arquitetura em série/paralelo. A Kia precisa conectar mais células LFP em série para alcançar os 358 V, enquanto a organização da bateria NMC dá prioridade à capacidade em Ah. Isso é coerente com os valores que temos:

LFP: 358 V × 118,2 Ah ≈ 42,3 kWh

NMC: 297 V × 206 Ah ≈ 61,2 kWh

E é aí que a tensão pode realmente fazer diferença, com 147 cv contra 135 cv. Para fornecer aproximadamente 108 kW a 358 V, temos cerca de 301 A. Para gerar esses mesmos 108 kW a 297 V, seriam necessários cerca de 364 A, o que representa aproximadamente 21% a mais de corrente.

Mas isso ainda não prova que a Kia limita a versão NMC a 99,5 kW devido aos seus 297 V. O pacote poderia perfeitamente ser projetado para suportar mais corrente. A limitação pode vir das células, do BMS, do inversor, dos cabos, do gerenciamento térmico ou simplesmente de uma escolha de calibração feita pela Kia.

A recarga rápida traz outro resultado que parece, à primeira vista, paradoxal. A Kia anuncia uma carga de 10% para 80% em 29 minutos com a bateria pequena, contra apenas 30 minutos com a grande. Uma diferença de um minuto, mesmo quando esta última armazena quase 45% a mais de energia!

A diferença na química também pode ajudar a explicar as curvas de recarga distintas das duas baterias, já que as células LFP e NMC não possuem as mesmas características elétricas e térmicas. Mas isso não explica tudo: assim como no caso da potência, o tipo exato de células, sua organização no pacote, seu resfriamento e a estratégia do BMS também são fatores determinantes.

O caso do EV2 é uma boa ilustração disso. A pequena bateria LFP atinge um pico ligeiramente maior, de 118 kW contra 112 kW para a NMC. No entanto, em um intervalo de 10-80%, nossos cálculos com base nos dados da Kia indicam uma potência média teórica de aproximadamente 61 kW para a LFP contra 85 kW para a NMC. Portanto, a bateria maior precisa manter uma alta potência por muito mais tempo. O que realmente importa é a curva de carregamento, e consequentemente a potência média mantida durante toda a sessão. Isso pode ser estimado com bastante facilidade a partir dos dados oficiais. Passar de 10% para 80% representa 70% da capacidade da bateria. Para a pequena LFP:

42,2 × 70 % = 29,5 kWh

Esses 29,5 kWh são teoricamente recuperados em 29 minutos, o que corresponde a uma potência média de aproximadamente 61 kW.

Com a grande bateria NMC:

61 × 70 % = 42,7 kWh

Recuperar essa energia em 30 minutos corresponde a uma potência média de aproximadamente 85 kW. Isso muda completamente a interpretação das características. A grande bateria apresenta uma potência média teórica entre 10% e 80% cerca de 40% superior à da pequena. Ela recupera aproximadamente 13 kWh a mais em apenas um minuto a mais.

Atenção: esses 61 e 85 kW não são medições realizadas em uma tomada, mas sim médias teóricas calculadas a partir das capacidades e dos tempos anunciados pela Kia. As capacidades realmente acessíveis, os buffers do BMS e as perdas durante a recarga impedem que se obtenham valores exatos. No entanto, eles ilustram perfeitamente por que o pico de recarga nunca deve ser analisado isoladamente. Uma bateria capaz de atingir temporariamente um valor muito alto não é necessariamente aquela que recarrega mais rápido. Uma potência menos impressionante, mas mantida por muito mais tempo, pode gerar um resultado melhor.

E quanto custa a grande bateria?

Com a mesma capacidade energética, um pacote LFP costuma ser menos caro de produzir do que um pacote NMC. A principal razão está nos materiais da catodo. O LFP utiliza ferro e fosfato, que são abundantes e relativamente baratos, enquanto as catodos NMC contêm níquel, manganês e cobalto, que são significativamente mais caros e sujeitos a maior volatilidade nos preços.

Essa é, aliás, uma das principais razões para o crescimento do LFP em carros elétricos de entrada e médio porte: sacrifica-se parte da densidade energética para reduzir o custo por kWh. Isso permite oferecer uma bateria mais barata quando massa e tamanho não são critérios prioritários.

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E é, no final das contas, esse número que provavelmente terá o maior peso na decisão. O Kia EV2 começa em 26.670 € com a bateria LFP de 42,2 kWh na versão Light, que não está disponível com a bateria maior. Na versão Air, a bateria menor custa 28.820 €, enquanto a bateria maior custa 33.320 €, ou seja, um adicional de 4.500 €. Na versão Earth, o preço sobe de 31.320 € para 35.320 €. Dessa vez, a diferença cai para 4.000 €. Por fim, a versão GT-Line, por 37.320 €, está disponível apenas com a bateria de 61 kWh.

Portanto, com equipamentos comparáveis, é essencial se perguntar: 136 km a mais de autonomia máxima valem para você cerca de 4.000 a 4.500 € a mais? A resposta depende completamente do seu modo de uso.

Então, LFP ou NMC?

Na verdade, não existe uma tecnologia sistematicamente superior à outra. Para um carro destinado principalmente a deslocamentos diários, a bateria LFP possui argumentos sólidos: é mais barata, resistente e oferece autonomia suficiente para a maioria dos usos. No entanto, o NMC mantém uma vantagem decisiva quando é necessário armazenar muita energia sem aumentar significativamente o peso e o volume, o que o torna particularmente adequado para versões com alta autonomia.

O Kia EV2 mostra, acima de tudo, que não se deve reduzir essa escolha apenas à química. A arquitetura do conjunto de baterias, a tensão, as células utilizadas, o gerenciamento térmico ou a estratégia de carregamento podem produzir resultados às vezes contraintuitivos. Aqui, a pequena bateria LFP é mais potente e apresenta o melhor pico de carregamento, enquanto a grande bateria NMC recupera muito mais energia em praticamente o mesmo tempo. Portanto, ao fazer a escolha, é melhor considerar como se usará o carro — e todo o seu conjunto técnico — em vez das três letras indicadas após “bateria”.