Além destas questões, outras são colocadas nesta matéria especial: a preparação de operadores e dos responsáveis pelas manutenções que operam com as baterias de lítio, o plano de emergência para os descartes destas baterias e as novidades nos carregadores.

Cada vez mais utilizadas em equipamentos industriais – em empilhadeiras, principalmente –, as baterias de lítio vêm apresentando avanços que as colocam em vantagem frente a outras baterias, como a chumbo-ácida, por exemplo.

“As baterias de íon Li possuem várias características que as destacam frente às baterias de chumbo-ácido, como densidade de energia superior, ou seja, são capazes de armazenar mais energia em um volume menor e com menor massa (peso); apresentam número maior de ciclos de carga e descarga, o que resulta em maior durabilidade; e carregam rapidamente, fato que reduz o tempo de inatividade dos equipamentos industriais, como, por exemplo, o tempo das empilhadeiras. As baterias empregadas nas empilhadeiras são as de fosfato de lítio e ferro (LiFePO4), que apresentam um bom perfil de segurança com riscos reduzidos de superaquecimento e combustão”, explica Celia Aparecida Lino dos Santos, do Laboratório de Corrosão e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas – IPT.

De fato, como relaciona Fabio Pedrão, CEO da Retrak, as baterias de íons de lítio suportam correntes de carga maiores que as baterias com tecnologia chumbo-ácido. Isto permite recargas extremamente rápidas. Também é possível e eventualmente necessário que sejam dadas cargas parciais de 10 a 15 minutos durante as paradas normais do turno (cargas de oportunidade).

A quantidade de ciclos de vida também é bem diferente. “Baterias chumbo-ácidas suportam até 1.600 ciclos, enquanto que baterias de íons de lítio para o mesmo ciclo de carga e descarga suportam 3.500 ciclos de vida útil.”

Maior eficiência energética também é um dos avanços apontados por Humberto Mello, diretor da SDO Equipamentos, juntamente com carregamento mais rápido, aumento de produtividade, melhoria na segurança no manuseio e ciclos de vida mais longos. “Isso impulsiona sua adoção em empilhadeiras, pois oferecem mais autonomia e menos tempo de inatividade.”

Pedrão, da Retrak, também relaciona os benefícios que as baterias de lítio oferecem em comparação às de outras tecnologias:

1. Evitam a troca da bateria do equipamento. Este benefício permite uma operação mais segura. Em vários modelos de equipamentos, as baterias pesam entre 1-2 toneladas. “Lembrando que este peso de bateria é necessário para garantir a estabilidade do equipamento (contrapeso).”

2. Não é necessário abastecimento com água destilada. Isto evita que o operador tenha que abastecer a bateria (economia de tempo, mão de obra e segurança).

3. Não é necessário a troca da bateria para operação em 2 ou 3 turnos;

4. Não geram gases durante a carga. Baterias de chumbo-ácido geram hidrogênio durante sua carga.

5. Se operadas corretamente, tanto baterias de íons de lítio como chumbo-ácido são extremamente seguras.

A estas considerações, Giovanna Porto, engenheira de Projeto da UCB, acrescenta o fato de as baterias de lítio terem vida útil prolongada – elas duram cerca de três vezes mais que as de chumbo-ácido, reduzindo a necessidade de substituições.

Treinamento

A integridade física das baterias – sejam de lítio ou chumbo-ácidas – deve ser mantida obrigatoriamente. Assim, elas demandam atenção e cuidado. As baterias a base de fosfato de lítio e ferro apresentam bom perfil de segurança, conforme dito anteriormente, mas não podem sofrem perfurações ou danos mecânicos, como esmagamentos, sob pena de expor seu eletrólito interno à atmosfera e entrar em ignição.

“Os operadores devem conhecer as recomendações dos fabricantes e seguir à risca as instruções para uso e carregamento. A observação visual do banco de baterias para checagem de estufamento também pode ser importante e, caso isso seja observado, deve-se proceder a segregação da empilhadeira e impedir a sua recarga para evitar possível ignição espontânea”, explica Celia Aparecida, do IPT, sobre como os operadores de empilhadeira estão sendo treinados para trabalhar com as baterias de lítio – e também sobre as novas habilidades ou conhecimentos necessários para garantir a segurança e eficiência destas baterias em comparação com as tradicionais baterias de chumbo-ácido.

As baterias de íons de lítio exigem que o operador tenha atenção no processo e, dependendo do fabricante da bateria e da máquina, as instruções de operação são diferentes. “Para evitar acidentes, é essencial que o usuário siga as recomendações específicas de cada equipamento, principalmente no processo de carga.”

Continuando, Pedrão, da Retrak, alerta: uma instrução na qual todos os fabricantes insistem é a proibição de retirar a bateria do carregador quando em carga. Não seguir esta instrução pode causar acidentes graves.

“Considerando que não há qualquer necessidade de manuseio das baterias de lítio, os operadores de empilhadeiras estão sendo treinados somente nos procedimentos de carregamento rápido e seguro e leitura dos parâmetros de controle da bateria. Além disso, se comparadas com as empilhadeiras de chumbo-ácido, as de lítio são muito mais seguras e fáceis de operar”, pondera Mello, da SDO Equipamentos.

E Giovanna, da UCB, coloca que o treinamento dos operadores foca na adaptação às tecnologias das baterias de lítio, exigindo:

Interpretação de alertas: Conhecimento sobre o sistema de gerenciamento (BMS) que monitora a bateria e emite alertas;

Práticas de carregamento: Orientações específicas para maximizar a vida útil da bateria e garantir a segurança;

Protocolos de segurança: Diretrizes para o manuseio e armazenamento seguro das baterias.

Preocupações de manutenção

Como já destacado, as baterias de lítio exigem menos manutenção do que as de chumbo-ácido, que precisam de cuidados regulares como reposição de água e limpeza dos terminais para evitar corrosão. As preocupações principais com as baterias de lítio são, de acordo com a engenheira de Projeto da UCB:

Intervenção técnica especializada: A manutenção deve ser realizada por técnicos qualificados para evitar danos e garantir o funcionamento seguro e eficiente;

Armazenamento adequado: As baterias devem ser guardadas em locais secos e com temperatura controlada, seguindo as orientações do fabricante.

Técnicos treinados junto aos fabricantes também é a colocação de Pedrão, da Retrak. Ainda segundo ele, para que a bateria funcione corretamente, uma eletrônica embarcada sofisticada é utilizada para monitorar a bateria 100% do seu tempo e isto vale para todos os ciclos de carga e descarga. De fato, Celia Aparecida, do IPT, comenta que as baterias de íons Li possuem um sistema de gerenciamento chamado BMS – Battery Manager System. Trata-se de um circuito eletrônico que monitora a energia de cada uma das células eletroquímicas que compõem as baterias. “O acompanhamento das medidas do BMS fornece as informações necessárias para a verificação das condições operacionais das baterias.”

Por outro lado, ela lembra que as baterias de íons Li apresentam uma faixa de temperatura de trabalho estreita. Idealmente, elas operam com o máximo de desempenho e de segurança entre 15°C e 25°C e umidade relativa entre 30% e 50%. O controle da temperatura ambiente pode evitar o aquecimento das baterias e a ocorrência do fenômeno chamado “fuga térmica”, que pode levar à ignição. As empilhadeiras devem operar em ambientes que ofereçam temperatura e umidade relativa para a sua operação.

“Diferentemente das baterias de chumbo-ácido, que precisam de verificações regulares de nível de água e equalizações frequentes, as baterias de lítio não exigem manutenção, sendo necessário somente monitorar sua temperatura e carga”, completa Mello, da SDO Equipamentos.

Descarte

Ainda no caso das baterias de lítio, há a questão do descarte seguro das mesmas. Segundo Pedrão, da Retrak, isto deve ser feito junto ao fabricante, que detém o conhecimento e o adota os cuidados necessários para isto. “Por este motivo deve-se evitar a compra de baterias de íons de lítio de fabricantes que não operem no Brasil”, adverte.

“As empresas estão adotando práticas rigorosas para o descarte seguro das baterias de lítio, alinhadas às regulamentações ambientais. Isso inclui o envio das baterias para centros especializados de reciclagem, onde os materiais são recuperados e reutilizados. Existem disposições específicas, como evitar o descarte em aterros sanitários e garantir que o transporte e armazenamento sejam feitos de maneira segura”, explica o diretor da SDO Equipamentos.

As empresas devem seguir as orientações dos fabricantes para o descarte seguro das baterias de lítio, também na visão de Giovanna, da UCB. “Quando não são mais úteis, é recomendado devolvê-las ao fabricante que saberá dar o destino correto, que inclui reutilização em segunda vida, ou seja, utilização em aplicações com menor demanda energética, como sistemas de backup, e reciclagem por empresas especializadas, que recuperam metais de acordo com regulamentações ambientais.”

Papel das chumbo-ácidas

A tecnologia das baterias chumbo-ácidas não conseguiu evoluir substancialmente ao longo de décadas. Tentou-se chumbo puro, que esbarrou no custo, sem oferecer uma contrapartida econômica. Tentou-se “cargas rápidas” que funcionam, mas ainda mantêm muito inconvenientes da bateria chumbo-ácido. Tentou-se baterias com tecnologia de gel, que evita a necessidade de adição de água, mas há perda de autonomia, além de que, o aumento no custo e a diminuição na vida útil não compensa o investimento. As máquinas novas de todos os fabricantes estão sendo projetadas com baterias de íons de lítio, tendo em vista as vantagens, continua o CEO da Retrak, analisando o papel das baterias chumbo-ácidas. “Baterias de chumbo-ácido continuarão sendo utilizadas durante muitos anos ainda. Não é tão simples a adaptação de baterias de íons de lítio em equipamentos usados. Por vezes, o valor da bateria é mais caro que o valor da empilhadeira usada. Pelo custo de reposição, a bateria de chumbo-ácido ainda tem muitos anos de sobrevida no mercado. Uma vantagem desta bateria sobre as de íons de lítio é quando o cliente não tem tempo para cargas de oportunidade nos intervalos e horário de almoço. Ou seja, em raros casos de uso pesado e ininterrupto, a tecnologia de chumbo-ácido é mais viável financeiramente que a tecnologia de íons de lítio.”

Já quanto à previsão de quando as baterias de chumbo-ácido serão completamente substituídas por lítio e os fatores que influenciam a decisão de troca, Pedrão lembra que, como a vida útil dos equipamentos pode chegar a mais de 15 anos, a diminuição no uso das baterias irá depender desse “sucateamento de frota”. Na visão de Mello, da SDO Equipamentos, as baterias de chumbo-ácido estão perdendo sua importância no mercado, sendo utilizadas em alguns setores específicos e especialmente em operações de um turno de trabalho, onde não há necessidade de se remover as baterias do equipamento para colocá-las em carga. Porém, tendem à extinção. “Ainda não há uma previsão exata para a substituição completa das baterias de chumbo-ácido por lítio, o que percebemos é uma demanda cada vez maior pelo uso das baterias de lítio. Apesar do seu custo inicial ser superior, o custo final ao longo do tempo de operação é bem menor, considerando a expectativa de pelo menos 10 anos de uso. O fator que mais pesa é a falta de conhecimento sobre as vantagens do lítio. Quanto mais a informação for divulgada, mais rápida será a mudança”, completa.

Por sua vez, Celia Aparecida, do IPT, aponta que, para aplicações em que não é necessária alta densidade de carga, velocidade de recarga ou baterias com alta energia e tamanho pequeno, as baterias de chumbo-ácido são aplicadas. Também segundo ela, o surgimento de uma nova tecnologia de baterias nem sempre elimina as tecnologias anteriores.

“As baterias de chumbo-ácido possuem o seu mercado, como, por exemplo, no fornecimento de energia para a partida de motores nos veículos a combustão e, também, nos veículos híbridos e elétricos; em sistemas de alimentação ininterruptos, como data center; armazenamento de energia renovável, seja eólica ou fotovoltaica”. Ainda segundo ela, as baterias de chumbo-ácido são amplamente conhecidas, possuem preço competitivo e sua rota de reciclagem já está estabelecida.

Por fim, Giovanna, da UCB, aponta que as baterias de chumbo-ácido são relevantes principalmente pelo custo inicial mais baixo, o que é indicado para empresas com orçamento limitado; uso em aplicações de baixa demanda, ou seja, são adequadas para equipamentos com uso esporádico, e a infraestrutura existente, ou seja, muitas empresas já possuem instalações para recarga de chumbo-ácido.

Ainda segundo a engenheira de Projeto da UCB, não há uma previsão clara para a substituição completa. Existem vários fatores que influenciam a troca:

Segurança e conformidade regulatória: Setores como o alimentício preferem baterias de lítio para evitar riscos de vazamento de ácido e gases tóxicos, comuns nas de chumbo-ácido. Além disso, normas de segurança mais rígidas incentivam a adoção dessa tecnologia;

Modernização do mercado: A tendência é de “retrofit” das empilhadeiras, substituindo baterias de chumbo-ácido por lítio. Além disso, novos equipamentos já vêm de fábrica com baterias de lítio, acelerando a transição;

Custos de investimento: O custo inicial das baterias de lítio ainda é elevado, o que pode dificultar a mudança para empresas com restrições orçamentárias;

Infraestrutura de carregamento: A adoção de baterias de lítio pode exigir a instalação de novos carregadores ou atualizações na rede elétrica para garantir a eficiência da operação.

Usuários das chumbo-ácidas

Quando a questão é quem são os principais usuários das baterias chumbo-ácidas atualmente, e por que ainda escolhem essa tecnologia, o CEO da Retrak aponta que todas as empresas são usuárias de baterias de chumbo-ácido – isto tem a ver com a idade da frota. “Também devemos lembrar que a tecnologia de íons de lítio cresceu muito nos últimos 5 anos.” Uma bateria de lítio pode substituir três baterias de chumbo-ácido na maioria das operações, portanto, a empresa que trabalha somente um turno poderia optar pela continuidade no uso de baterias de chumbo-ácido, mesmo considerando todas as desvantagens operacionais que trazem em sua operação, acrescenta Mello, da SDO Equipamentos.

E Giovanna, da UCB, diz que as baterias de chumbo-ácido são preferidas devido ao menor custo inicial e à familiaridade com a tecnologia. Segundo ela, os setores que ainda preferem essa tecnologia em empilhadeiras incluem: armazéns de pequeno e médio porte – empresas com operações menos intensivas e orçamentos restritos escolhem baterias de chumbo-ácido pelo custo inicial mais baixo; setores de logística e distribuição com uso esporádico – para empilhadeiras que operam com menor frequência ou em tarefas de menor demanda energética, essas baterias atendem bem às necessidades; e indústrias com infraestrutura de carregamento para chumbo-ácido – empresas que já possuem estações de carregamento específicas podem optar por não investir em atualizações para baterias de lítio, mantendo a infraestrutura existente.

Carregadores de baterias de lítio

Já os carregadores de baterias de lítio apresentam inovações que os tornam mais eficientes e práticos em comparação com os para baterias chumbo-ácidas. Eles proporcionam, ainda de acordo com a engenheira de Projeto da UCB: recarga rápida – permitem carregar as baterias em menos tempo, reduzindo o tempo de inatividade das empilhadeiras e aumentando a produtividade; otimização inteligente – possuem sistemas que ajustam automaticamente a corrente de carga para evitar sobrecarga, garantindo uma recarga mais segura e prolongando a vida útil das baterias; e recarga de oportunidade – oferecem a possibilidade de realizar recargas rápidas e parciais, sem prejudicar a durabilidade da bateria, permitindo aproveitar períodos de pausa para manter as baterias carregadas. Diferentemente dos carregadores de chumbo-ácidas, que precisam de salas ventiladas devido à liberação de gases durante a recarga e têm um tempo de carregamento mais longo.

“Carregadores para baterias de íons de lítio são muito eficientes. O custo da carga de uma bateria de lítio pode ser apenas 50% comparado com o de baterias de chumbo-ácido”, acrescenta Pedrão, da Retrak, complementado por Mello, da SDO Equipamentos, para quem as características dos carregadores de baterias de lítio envolvem: carregamento rápido, sistemas inteligentes de gerenciamento de carga e a capacidade de fazer recargas parciais sem danificar a bateria. “Em comparação com os carregadores de chumbo-ácidas, eles são mais eficientes, reduzem o tempo de inatividade e possuem melhor controle de segurança, como monitoramento de temperatura e proteção contra sobrecarga, garantindo mais durabilidade e desempenho para as baterias.”

A análise de Celia Aparecida, do IPT, leva em conta que o principal ponto que diferencia as baterias de íons Li não é o carregador e, sim, o sistema de gerenciamento da bateria, já citado. O BMS é um circuito eletrônico capaz de monitorar individualmente os parâmetros de energia e de temperatura das células eletroquímicas que compõem as baterias de íons Li. Esse circuito eletrônico controla o carregamento da bateria de maneira a manter o sistema nas condições ideais, evitando riscos de sobrecarga ou superaquecimento.

Custos envolvidos

Quando se fala nos custos envolvidos na transição das baterias de chumbo-ácido para as baterias de lítio, e como as empresas estão lidando com esses investimentos, Pedrão, da Retrak, lembra que as baterias de íons de lítio custam ainda entre 2-3 vezes mais que baterias de chumbo, mas a vida útil do lítio é bem maior. Isto posto, o custo por ciclo da bateria de lítio é mais econômico. “Estudos feitos pela Retrak demonstram que baterias de íons de lítio podem durar entre 5 e 10 anos.” Também segundo Mello, da SDO Equipamentos, os custos da transição para baterias de lítio incluem o investimento inicial mais alto nas baterias, além da eventual adaptação na infraestrutura elétrica para o carregamento. No entanto, a redução de custos operacionais a longo prazo, como menor manutenção, maior vida útil das baterias, maior segurança na operação, ausência de salas de baterias dedicadas e menos tempo de inatividade, justifica o investimento inicial maior.

Como se pode notar, a transição das baterias de chumbo-ácido para as de lítio envolve alguns custos e adaptações, mas traz benefícios a longo prazo. Estes, segundo Giovanna, da UCB, envolvem: adaptações mínimas – o processo de retrofit das empilhadeiras é relativamente simples, já que as baterias de chumbo-ácido não possuem comunicação direta com a controladora da empilhadeira. A principal adaptação necessária é a instalação de um display para monitorar a carga, que pode ser integrado na bateria ou adaptado no painel da empilhadeira; investimento inicial elevado – apesar do custo maior das baterias de lítio, os benefícios a longo prazo compensam; atualização da infraestrutura de carregamento – pode ser necessária a modernização dos carregadores ou da rede elétrica para suportar as baterias de lítio, mas alguns carregadores já são compatíveis com ambas as tecnologias, o que facilita a transição.

Desempenho

Como pode ser percebido ao longo desta matéria especial, as baterias de lítio impactam positivamente o desempenho e a produtividade das empilhadeiras e outros equipamentos industriais no longo prazo. Mas, como isto acontece?

“As baterias de íons Li geram maior energia, recarregam mais rápido e são menores e mais leves. Serem menores e mais leves leva à possibilidade de desenvolvimento de novos designs. O fato de recarregarem mais rapidamente faz com que o tempo de inatividade das empilhadeiras seja menor, fato que pode aumentar a produtividade das atividades de manejo e transporte dos itens nos galpões de armazenamento. O aumento de produtividade pode levar ao aumento de arrecadação e, por conseguinte, viabilizar os recursos financeiros para a substituição das empilhadeiras com tecnologias anteriores pelas movidas a bateria de íons Li.Cel”, explica Celia, do IPT.

O fato é que as baterias de íons de lítio tendem a ter uma disponibilidade maior, já que carregam rápido, não precisam de 8 horas de descanso por turno nem exigem manutenção praticamente. Não existe tempo perdido para troca, pois a bateria nunca é retirada da máquina. Isto permite a utilização do equipamento em ciclos de trabalho mais produtivos, diz o CEO da Retrak.

“Diferentemente das baterias de chumbo-ácido, as de lítio permitem cargas de oportunidade sem causar qualquer comprometimento aos seus ciclos de vida. Em 2 horas podemos ter uma carga completa finalizada, seus carregadores podem ficar junto à operação, evitando, portanto, deslocamentos desnecessários à sala de baterias onde são guardadas baterias de chumbo-ácido sobressalentes e necessárias para a operação”, acrescenta o diretor da SDO Equipamentos.

A adoção de baterias de lítio impacta positivamente o desempenho e produtividade de várias formas, agora segundo a engenheira de Projeto da UCB: maior eficiência operacional – permitem recargas rápidas e flexíveis. Isso significa que os operadores podem recarregar as baterias durante intervalos curtos, otimizando o uso do equipamento; menor tempo de inatividade – com a capacidade de recarga rápida, as empilhadeiras e outros equipamentos passam menos tempo fora de operação. Isso resulta em uma maior disponibilidade do equipamento e, consequentemente, maior produtividade; vida útil prolongada – as baterias de lítio têm uma vida útil mais longa em comparação com as de chumbo-ácido. Isso reduz os custos com substituições frequentes e o investimento em novas baterias, impactando positivamente no orçamento da empresa; e desempenho constante – as baterias de lítio mantêm eficiência, mesmo com carga baixa, melhorando a consistência nas operações.

Participantes desta matéria

Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) – Cria e aplica soluções tecnológicas para setores da economia, governos e sociedade em apoio à superação de desafios. Vinculado ao Governo do Estado de São Paulo, possui infraestrutura laboratorial de ponta e equipes multidisciplinares altamente capacitadas, atuando em quatro grandes áreas: pesquisa, desenvolvimento & inovação; serviços tecnológicos; serviços metrológicos; e educação em tecnologia. Realiza ensaios, análises, calibrações e certificações; monitoramento, inspeção e consultoria para resolução de problemas; e desenvolve produtos e processos.

Retrak Empilhadeiras – Especializada em prover sistemas de movimentação e armazenagem de materiais, disponibiliza, para locação ou para venda, uma completa linha de empilhadeiras elétricas e a combustão e transpaleteiras elétricas.

SDO Equipamentos – Criada inicialmente com foco em locação de empilhadeiras e equipamentos para movimentação, em 2020 passou a desenvolver a atividade de venda de empilhadeiras e baterias de lítio. Em 2024, criou uma nova marca, TRIA, para desenvolver os negócios de venda e distribuição.

UCB – Considerada líder brasileira em soluções e na fabricação de armazenamento de energia para aplicações estacionárias e baterias para mobilidade elétrica. Foi a primeira fabricante de baterias estacionárias de lítio no Brasil, a primeira a obter o selo de qualidade Inmetro para uma bateria estacionária e pioneira na implantação, em caráter experimental, de baterias de sódio no mercado nacional.