2.5 LiFePO4 vs. Íon de Lítio (NMC) em comparação

Este artigo trata de baterias de íon de lítio e de fosfato de ferro-lítio. Após ler o artigo e assistir ao vídeo, você será capaz de avaliar qual tipo de bateria é mais adequado para a sua aplicação.

Antes de abordarmos as diferentes tecnologias, vamos dar uma olhada nas diferentes formas de construção. Existem células cilíndricas, células prismáticas e células pouch. Dependendo do fabricante, encontram-se diferentes células com diferentes composições. Portanto, o formato da célula não indica necessariamente o material utilizado.

De fora, você não consegue ver o que foi instalado dentro da bateria. No Torqeedo Travel 1103, por exemplo, são usadas células cilíndricas. Muitas vezes, são células de fabricantes renomados como Panasonic, Samsung ou Sony. 

As células cilíndricas possuem a maior densidade de energia entre todos os tipos. O invólucro externo geralmente é feito de aço niquelado muito fino. As vantagens das células cilíndricas são a alta rigidez e robustez.

No entanto, devido ao formato arredondado, as células não podem ser organizadas de forma eficiente dentro do invólucro e ocupam relativamente muito espaço. Outra desvantagem são os custos de produção mais elevados, especialmente devido ao material da camada externa.

No interior da maioria das LiFePO4 encontram-se quatro células prismáticas. A vantagem de ter apenas 4 células individuais é a ligação interna mais simples na caixa. Isso economiza tempo e dinheiro na fabricação.

Devido ao formato retangular, o espaço pode ser utilizado de forma muito mais eficiente do que em uma célula cilíndrica. O invólucro das células geralmente é feito de alumínio, que é um pouco mais barato. Em comparação com a célula cilíndrica, a célula prismática ocupa mais espaço e, portanto, o invólucro externo também pesa mais. 

No ePropulsion Spirit 1.0 PLUS são utilizadas as chamadas células pouch. A diferença em relação às outras formas é a maior densidade de energia e a melhor utilização do espaço. Se você abrir a bateria, perceberá que as células propriamente ditas ocupam apenas uma pequena parte do acumulador.

A embalagem das células pouch é feita de uma folha composta de alumínio macio. Esta é, em comparação com todas as outras formas, a mais leve e compacta. A vantagem das células pouch é a alta densidade de energia e baixo custo de embalagem.

No entanto, as células pouch não são tão robustas e estáveis quanto os outros tipos de células, portanto devem ser bem protegidas. Outra vantagem é o bom resfriamento, pois o calor pode escapar muito mais facilmente nas pouch do que nas células prismáticas.

O texto continua com as baterias de lítio e as diferentes tecnologias. Quando falamos de baterias de lítio, geralmente nos referimos às baterias de fosfato de ferro e lítio, ou seja, à designação química LiFePO4. 

No invólucro da bateria geralmente estão essas células prismáticas azuis. Na China, existem alguns grandes fabricantes, como CATL, Calb ou EVE. Vamos falar sobre as vantagens e desvantagens em seguida.

Além disso, existem também baterias de íon de lítio. Este termo engloba uma série de diferentes químicas de células. A mais comum é o óxido de lítio-níquel-cobalto-manganês. Frequentemente, você verá as abreviações NMC, Li-NMC ou NCM. Mas também existem outras misturas, como óxido de lítio-níquel-cobalto-alumínio ou outras variações. Todas têm diferentes vantagens e desvantagens.

As baterias de íon de lítio geralmente estão integradas em células cilíndricas ou em células pouch. Por exemplo, também na bateria do ePropulsion Spirit 1.0 PLUS ou do Torqeedo Travel 1103. Você também conhece essas baterias de íon de lítio de carros elétricos ou bicicletas elétricas. Elas também estão presentes em todos os laptops ou smartphones.

O LiFePO4 pesa um pouco mais. Aqui, geralmente temos cerca de 10 kg por kWh. Já o Li-NMC pesa, em alguns casos, apenas entre 6 ou 7 kg por kWh. 3 kg a mais por kWh pode parecer pouco, mas ainda assim representam 50% a mais de peso.

Por isso, as baterias de íon de lítio mais leves também são usadas em carros elétricos ou scooters elétricos. Aqui, cada quilograma tem grande influência na aceleração, no consumo e na autonomia. No final das contas, portanto, uma clara vantagem para as baterias de íon de lítio.

Como está a segurança das baterias de lítio? As baterias LiFePO4 têm uma vantagem decisiva em relação às baterias de íon de lítio: o fosfato de ferro-lítio não é inflamável nem explosivo. De vez em quando, aparece nas notícias um Tesla pegando fogo com uma bateria de íon de lítio, que então precisa ser apagado com um extintor especial.

Mesmo que as baterias causem significativamente menos danos do que motores a combustão, pelo menos é bom saber disso. Com o LiFePO4, realmente nada pode acontecer. Isso é especialmente importante na água, onde as baterias são difíceis de apagar ou os bombeiros têm dificuldade de intervir. Portanto, o fosfato de ferro-lítio também não pode causar mais danos ao meio ambiente.

Os ciclos de descarga e, consequentemente, a vida útil desempenham um papel importante na escolha entre lítio-ferro-fosfato e íon de lítio. Existem diferenças bastante grandes aqui. Normalmente, o LiFePO4 possui 3.000 ciclos de carga com 80% de descarga, e as baterias LiFePO4 mais recentes têm ainda mais, ou seja, 4.000 ou 5.000 ciclos de carga. Já as baterias de íon de lítio possuem apenas cerca de 800 a 1.000 ciclos.

Portanto, você deve considerar cuidadosamente com antecedência com que frequência a bateria será utilizada. Isso influencia significativamente a escolha da tecnologia da bateria. Se a bateria no barco for descarregada e recarregada talvez 50 vezes por ano, mesmo os 1.000 ciclos de carga de uma bateria de íon de lítio serão suficientes para os próximos 20 anos.

Se o barco for utilizado em uma locadora de barcos por 200 dias por ano, isso significa 400 ciclos de carga consumidos por ano. Portanto, recomendamos definitivamente uma bateria de lítio-ferro-fosfato.

Vamos dar uma olhada nos preços atuais. A bateria de lítio da Ultiatron com 7,68 kWh custa a partir de 1.999€. Isso equivale a apenas 260€ por kWh. Em marcas renomadas, pode ser significativamente mais: geralmente entre 400 e 600€ por kWh. O preço depende das funcionalidades e da cadeia de fornecimento. Se houver um BMS Bluetooth integrado, se a bateria puder ser conectada em série ou se suportar uma maior potência de descarga, logicamente a bateria também custará mais.

Por outro lado, temos a bateria de íon de lítio do fabricante Lithimo, com 6 kWh custando 3.399€. Isso ainda é um preço bastante acessível de 580€ por kWh. No entanto, o padrão, como no Spirit 1.0 Plus, é mais um preço de 800 - 1000€ por kWh.

As baterias de íon de lítio são usadas quando a bateria deve ser o mais leve possível. Seja quando tenho um barco deslizante leve e quero atingir o planeio o mais cedo possível. Ou quando carrego a bateria regularmente, como em um bote inflável ou barco a remo. Por exemplo, em um motor de 1 kW com bateria integrada, como o Torqeedo Travel 1103 ou o ePropulsion Spirit 1.0 PLUS.

Em todos os outros barcos de deslocamento, não é dramático se tenho 30 kg a mais ou a menos no barco com uma bateria de 10 kWh. Em veleiros, casas flutuantes e barcos a motor em modo de deslocamento, o peso não faz diferença. No entanto, faz uma enorme diferença se pago de 3.000 a 5.000€ a mais por esses 10 kWh. Por isso, recomendamos principalmente a bateria LiFePO4 para sistemas maiores.

Resumindo, pode-se dizer: Só pelos ciclos de carga e pela maior segurança, as baterias LiFePO4 quase sempre são recomendadas, além disso, é possível economizar bastante dinheiro.

Na minha opinião, a principal vantagem do lítio-ferro-fosfato é o preço mais acessível. As baterias LiFePO4 já estão disponíveis a partir de 260€ por kWh. Recomendamos, por exemplo, as baterias da Ultimatron, que são realmente muito acessíveis e, em parte, fabricadas especialmente para nós.

Já as baterias de íon de lítio começam em 580€ e geralmente custam entre 800 e 1.000€ por kWh. Para barcos deslizantes, normalmente as baterias de íon de lítio são mais adequadas, simplesmente devido ao menor peso, o que tem um efeito positivo no consumo e na velocidade.