Nível de estresse: o que causa dor? [O Ciclo da Bateria #7 | LANÇAMENTO EM 2026]

Há cinco anos, com as perspectivas de Claudius Jehle, CEO da volytica diagnostics GmbH, lançamos a série de artigos “The Battery Cycle”, com o objetivo de esclarecer as complexidades das baterias Li-Ion.

A série forneceu uma grande quantidade de informações valiosas para todos os envolvidos com a mobilidade elétrica.

Agora, cinco anos depois, voltamos a esses mesmos temas – ainda graças à colaboração com Claudius Jehle –, enriquecidos por dados do mundo real e lições aprendidas.

Toda a série de artigos, atualizada recentemente, também é publicada em uma edição especial monográfica que acompanha as edições da Sustainable Bus (e das plataformas irmãs Sustainable Truck & Van e Powertrain International) ao longo de 2026.

Agradecemos suas perguntas, comentários e contribuições em info@sustainable-bus.com.

Bem-vindo a um novo artigo da série Battery Cycle – uma série de textos dedicados a desvendar os mistérios dessa “caixa preta” em linguagem simples, mas tecnicamente precisa. Nosso último artigo explicou o conceito de Estado de Saúde (ou SOH) e por que ele deve ser utilizado com muita cautela. Como a série é construída de forma sequencial, recomendamos fortemente que você consulte todos os outros artigos anteriores (também sobre as diferenças entre NMC, LFP, LTO, SOC, carregamento e balanceamento).

O artigo anterior foi dedicado a um dos principais efeitos da degradação: a perda de capacidade. Tudo no setor gira em torno desse aspecto – mas o que não abordamos foi: o que realmente causa danos? O que influencia a taxa de degradação e quais medidas podem ser tomadas para diminuir o avanço da perda de capacidade?

O que são “capacidade” e SoH?

Conforme aprendemos no artigo anterior, a capacidade que se “experimenta” nas operações diárias é frequentemente chamada de capacidade “operacional” ou “líquida” de uma bateria, e ela é disponibilizada programaticamente pelo software BMS. Portanto, ela não é “por si só” automaticamente proporcional à capacidade eletroquímica teórica e tecnicamente disponível de um sistema de baterias. A primeira pode até permanecer constante ao longo dos anos (filosofia “Eat the buffer”: veja o artigo anterior!), enquanto a segunda, a capacidade técnica, de fato se degrada, embora o usuário não saiba disso.

O fato de o BMS poder ou não liberar todo o potencial de uma bateria – existem bons motivos para não fazê-lo! – nunca deve levar um proprietário ou operador a tratar e operar a bateria de maneira subótima e sob alto estresse, no entanto!

Então, quais são os fatores que influenciam diretamente a degradação e, portanto, pelo menos indiretamente, também a capacidade e o desempenho disponíveis no dia a dia?

A resposta curta é: existem apenas algumas regras universais. Em geral, cada tipo de célula de bateria tem sua suscetibilidade única ao uso e a influências externas. Alguns tipos de células são projetados para resistir a baixas temperaturas, outros a altas correntes, etc., e, como costuma acontecer na vida, não existe almoço grátis. Uma otimização em um aspecto traz custos em outro – falaremos mais sobre isso adiante.

Envelhecimento por calendário vs. envelhecimento por ciclos

Primeiramente, vamos apresentar os conceitos de envelhecimento calendárico e envelhecimento cíclico. Quando não está em uso, ou seja, sem corrente fluindo para dentro ou para fora, uma bateria sofre degradação apenas por motivos calendáricos. Assim que a corrente começa a fluir, esse processo é complementado pelo envelhecimento cíclico. Ambos os modos levam à redução da capacidade (e ao aumento da resistência), devido aos íons que se tornam irreversivelmente inativos ao ficarem presos em reações secundárias, as quais são obviamente influenciadas por diferentes fatores. Por isso, chamamos esses fatores de fatores influenciadores. Geralmente, os íons reagem irreversivelmente com outros materiais dentro da célula (como o eletrólito), formando resíduos passivos*. Existem também outras formas de resíduo que podem se tornar perigosas.

Os fatores influenciadores são bastante universais; apenas seu impacto individual varia significativamente:

• Temperatura – ou seja, a temperatura da célula e não a temperatura do ambiente**

SoC – Durante períodos de inatividade (envelhecimento calendário), o envelhecimento depende do SoC em que a bateria é armazenada. Durante a operação (envelhecimento cíclico), o envelhecimento depende da janela de SoC, ou seja, da faixa de carga entre os limites superior e inferior dos ciclos.

Tensão (apenas durante o envelhecimento cíclico) – a corrente de carregamento e descarregamento

Frequentemente, estresses mecânicos como vibração e pressão são (corretamente) incluídos na lista; por enquanto, vamos ignorá-los.

Temperatura e vida útil da bateria

Como esses fatores influenciam a taxa de redução da capacidade? Isso depende da suscetibilidade da química da célula, e essa dependência costuma ser altamente não linear. A maioria das químicas de célula se beneficia ao ser armazenada em baixa temperatura, o que reduz o envelhecimento calendário (diminuindo a probabilidade de reações secundárias).

No entanto, as células NMC, em particular, sofrem muito ao serem carregadas em baixas temperaturas (

Chapagem de lítio, descontrole térmico…

Baterias de Li-Ion podem ser consideradas seguras. A ‘inflamação espontânea’, se é que pode ocorrer, só pode ser presumida quando defeitos microscópicos internos se acumulam em níveis críticos. Em termos simples, os íons de lítio se deslocam de um polo para outro dentro da célula, enquanto os elétrons percorrem esse caminho pelo circuito elétrico do veículo. Em condições normais, os íons migram para o eletrodo oposto para se reencontrar com os elétrons que já percorreram o caminho. No entanto, se estiver frio, a corrente for alta (carregamento rápido) e/ou o eletrodo já estiver bem carregado, essa migração torna-se tão difícil quanto tentar embarcar em um avião já lotado com mais trinta e alguns passageiros tremendo de frio. Assim, nessas condições, costuma ser eletroquimicamente mais vantajoso formar depósitos metálicos no eletrodo – o revestimento de lítio, a ‘forma ruim’ de resíduo.

Dicas práticas: 1) Planeje o balanceamento passivo. Após carregar até 100 %, siga as recomendações do fabricante quanto ao tempo de inatividade para permitir que o BMS balanceie as células de forma eficaz. 2) Solicite dados diagnósticos detalhados da bateria. Peça informações sobre a variação de SoC, as tensões das células e as métricas de desvio, idealmente em nível de célula ou, no mínimo, por módulo ou string. 3) Especifique isso em licitações. Exija uma estratégia de balanceamento definida, um limite máximo para o desequilíbrio das células e acesso a longo prazo aos dados brutos da bateria.

A repetição contínua desse processo acumula tais defeitos, podendo chegar ao ponto de penetrar nos filamentos e causar curtos-circuitos internos (dendritos). Estes, por sua vez, podem gerar calor, o que é essencial para acelerar os processos químicos, levando à geração ainda maior de calor e gases – um processo autossustentável chamado ‘Thermal Runaway’. Tal situação se torna explosiva em menos de cinco minutos, resultando na liberação violenta de gases na forma de nuvens densas e brancas, saturadas de eletrólito.

Observação: as condições que facilitam o revestimento são controladas apenas parcialmente pelo sistema de gerenciamento da bateria do veículo. É responsabilidade do operador monitorar e cuidar de suas baterias, assim como o armazenamento cuidadoso, a manipulação adequada e o monitoramento sensato de líquidos inflamáveis são práticas recomendadas inquestionáveis.

O SoC entra em ação

Portanto, embora a taxa de corrente e a temperatura geralmente formem uma interação complexa, e a suscetibilidade à temperatura muitas vezes difira entre envelhecimento calendário e cíclico, as verdadeiras surpresas vêm do SoC!

O SoC pode ter um impacto significativo na vida útil da bateria, tanto o SoC em estado de inatividade durante o estacionamento (envelhecimento calendário) quanto a faixa ou intervalo de operação do ativo (envelhecimento cíclico). Embora seja apenas um dos centenas de exemplos, é bastante revelador ver o potencial oculto nesse fator: na figura a seguir, é mostrada a evolução da degradação de dois casos de uso quase idênticos com uma célula NMC de alta qualidade. Ambos utilizam apenas cerca de 50% da bateria (o que não é incomum); o primeiro (verde) faz isso na metade superior da carga (100>50>100>…%, ou seja, retorna à oficina com a bateria pela metade cheia), enquanto o segundo (roxo) tem um comportamento mais intenso: parte com 50% de carga e retorna praticamente vazio (50>0%). O impacto na degradação é incrível: a segunda bateria terá uma vida útil 2 a 3 vezes maior que a primeira, reduzindo o custo total de propriedade em mais de 50%.

Quem ousar vence! Sério? Quando se trata dessas sensibilidades, as generalizações são muito perigosas. Podem existir grandes quantidades de células que reagem de maneira completamente diferente – uma regra prática frequentemente citada é que, ao evitar regiões de SoC altas (>90%) e baixas (

Sobre o nível de estresse da bateria

Isso parece complexo, confuso e quase impossível de gerenciar. E sim, nem mesmo um especialista treinado consegue avaliar o grau de estresse de um determinado perfil de uso, mesmo analisando-o manualmente, ou seja, avaliando o perfil de taxa C, a evolução da temperatura e as faixas de SoC e comparando-os com a matriz multidimensional de suscetibilidade do tipo de bateria*****.

Para reduzir a complexidade, existe o conceito de “nível de estresse”, um número simples que indica ao observador se um determinado caso de uso é mais ou menos estressante do que um caso de referência nominal (como as condições padrão de design e garantia, como “fim da vida útil após 8 anos”) – um nível de estresse de 1,0 significa que o caso em questão é aproximadamente tão estressante quanto planejado, enquanto um nível de estresse de 2,0 indica que a bateria, sob os fatores de influência considerados, provavelmente está se degradando cerca de duas vezes mais rápido do que o previsto.

Há ferramentas que podem analisar automaticamente o nível de estresse em uma plataforma de monitoramento. Essas ferramentas são úteis para avaliar riscos e potenciais, bem como para adaptar casos de uso.

O papel do BMS

Há uma discussão em andamento – há anos – sobre se é ou não tarefa da eletrônica da bateria (BMS) controlar os fatores que a afetam e mantê-los sob controle. Sim, é. Isso evita um uso prejudicial que possa causar ameaças iminentes à segurança (‘estresse muito alto’). Mas, exceto em casos muito raros, ele não foi projetado nem destinado a fazer recomendações sobre o nível de estresse ‘mais ótimo’.

Em outras palavras: eu vou impedir que você beba duas garrafas de vinho tinto, mas não vai recomendar que beba uma xícara de chá de gengibre em vez disso.

Curiosamente, a tendência global é em direção a densidades de energia cada vez maiores (alcance maior), o que frequentemente é pago caro com o sacrifício da vida útil. Sim, a estabilidade média está diminuindo! Isso é particularmente verdadeiro para as baterias de automóveis de passeio, mas pode, mais cedo ou mais tarde, afetar também veículos pesados. De qualquer forma, a alta e profunda suscetibilidade de todos os tipos de baterias de íon de lítio aos fatores que as influenciam deve alertar a todos nós e aumentar a consciência sobre o enorme potencial de otimização que pode estar adormecido em tantos casos de uso.

Em resumo

1. Cada subtipo de bateria de íon de lítio possui sua própria suscetibilidade única e, muitas vezes, complexa aos fatores externos que a influenciam – sendo necessário distinguir o envelhecimento por tempo de parada do envelhecimento cíclico (uso).

Ambos resultam em diferentes formas de os íons Li se tornarem inativos – o que sempre leva a uma diminuição mais ou menos acentuada da capacidade (e ao aumento da resistência), e às vezes até à formação de resíduos perigosos (chapeamento de Li).

Condições de uso diferentes, portanto, levam a níveis de estresse distintos (ou evoluções de degradação), e contar apenas os ciclos ou a idade nunca permite uma avaliação adequada da degradação!

Em outras palavras: ainda é necessário verificar regularmente e de forma independente a capacidade e o SoH.

Isto também exige maior consciência tanto dos perigos (potencial indução de problemas de segurança, ver artigos anexos e seguintes) quanto dos impactos que diferentes fatores podem ter na taxa de degradação – por exemplo, através do monitoramento do nível de estresse da bateria.

Ajustes leves nos perfis de uso podem reduzir significativamente a carga sobre a bateria e ajudar a prolongar a vida útil dos ativos em 10 a 50%, e, em alguns casos extremos, até mesmo em 2 vezes ou mais!

* Geralmente chamado de “interface de eletrólito sólido” (SEI), pois esse resíduo forma uma interface entre os eletrodos sólidos e o eletrólito.

** A temperatura da célula, é claro, nunca é completamente independente da temperatura ambiente. Especialmente em sistemas de baterias sem controle de temperatura (sem aquecimento/resfriamento ativo), a temperatura da célula é diretamente influenciada pelo ambiente. E mesmo que um sistema seja controlado ativamente, a temperatura da célula se aproximará da temperatura ambiente após períodos prolongados de desligamento.

*** ‘C rate’ é a corrente normalizada; em vez de falar em 20A – o que pode ser muito para uma bateria pequena (por exemplo, de 2Ah), mas insignificante para uma grande bateria de 1000 Ah – costuma-se dividir a corrente pela capacidade nominal: 10C no primeiro caso, 0,02C no segundo. Assim, 1C significa: esvaziar em 1 hora.

**** Carregamento e descarregamento a 1C, janela completa de SoC (0 – 100% – 0%), temperatura variável

***** Essa matriz de suscetibilidade é frequentemente chamada de mapa de estresse. E, devido ao seu enorme alcance e complexidade, ela costuma ser desconhecida, pelo menos em parte, tanto pelo fabricante da bateria quanto pelo do sistema. Como permite grandes potenciais de otimização, também costuma ser um segredo bem guardado.

O artigo “Nível de estresse: o que causa danos? [The Battery Cycle #7 | LANÇAMENTO 2026]” foi publicado originalmente no Sustainable Bus.