Embalamento térmico em baterias

13-08-2025 | Publicado por Joaquín Martí

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O termo “embalamento térmico” (thermal runaway) em baterias refere-se a um aumento autónomo e descontrolado da temperatura que pode ocorrer quando uma bateria sofre uma falha em cascata, libertando quantidades significativas de calor e gases, podendo eventualmente originar um incêndio ou uma explosão. Este fenómeno constitui um desafio importante para os inúmeros dispositivos alimentados por baterias, bem como para os veículos elétricos.

O embalamento térmico está geralmente associado às baterias de iões de lítio, amplamente utilizadas devido à sua elevada densidade energética e ao seu peso relativamente reduzido. No entanto, estas baterias são também mais suscetíveis a embalamento térmico do que outros tipos de baterias.

Existem vários fatores, internos e externos, que podem desencadear o embalamento térmico, tais como:

1. Sobrecarga: Continuar a carregar a bateria para além da sua capacidade pode levar à formação de lítio metálico, provocando curtos-circuitos internos e iniciando o embalamento térmico.
2. Fontes de calor externas: A exposição a temperaturas ambientais elevadas — como deixar uma bateria num carro quente ou sob radiação solar direta — pode facilitar o início do embalamento térmico.
3. Dano físico: Danos mecânicos e impactos na bateria podem afetar os seus componentes internos, provocando curtos-circuitos e desencadeando o embalamento térmico.
4. Defeitos de fabrico: A estabilidade da bateria pode ser comprometida por processos de fabrico defeituosos ou por impurezas nos seus materiais constituintes, tornando-a mais propensa ao embalamento térmico.
5. Diferenças entre as células: Variações no fabrico entre células individuais de um mesmo pacote de baterias podem provocar desequilíbrios na carga e descarga, com potencial para originar embalamento térmico.

Uma vez iniciado o embalamento térmico numa célula, este pode propagar-se rapidamente às células vizinhas através de uma reação em cadeia, levando a uma falha catastrófica de todo o pacote de baterias. Neste processo, a temperatura aumenta significativamente, levando à libertação de eletrólitos inflamáveis, gases tóxicos e aumentando o risco de incêndio ou explosão.

Para mitigar o risco de embalamento térmico, os fabricantes de baterias e os projetistas de dispositivos introduzem várias medidas de segurança, como por exemplo:

1. Sistemas de gestão térmica: Instalação de mecanismos de arrefecimento ou materiais dissipadores de calor para regular a temperatura da bateria durante o funcionamento.
2. Sistema de Gestão de Bateria (BMS): Utilização de sistemas de controlo avançados para monitorizar e equilibrar as tensões, temperaturas e níveis de carga das células, evitando desequilíbrios.
3. Proteções mecânicas: Incorporação de proteções físicas que minimizam o risco de danos nas células da bateria.
4. Melhorias nos materiais: Desenvolvimento de novos processos químicos e de materiais mais estáveis e menos propensos ao embalamento térmico.
5. Normas e regulamentos de segurança: Aplicação de testes e certificações de segurança para garantir que as baterias cumprem requisitos rigorosos.

O embalamento térmico continua a ser um desafio, apesar dos avanços na tecnologia de baterias, sobretudo com a crescente utilização de veículos elétricos e de sistemas de armazenamento de energia em larga escala. Por essa razão, estão em curso múltiplos esforços de investigação e desenvolvimento centrados em melhorar a segurança das baterias e mitigar o risco de incidentes deste tipo.

Neste contexto, a Principia não tem sido apenas um espectador. Realizámos análises térmicas, de fluidos e mecânicas em apoio a vários fabricantes empenhados em desenvolver melhores designs de baterias, e até participámos no projeto de uma instalação destinada a ensaiar baterias em condições extremas, incluindo embalamientos térmicos, incêndios e explosões.

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