Segurança das células de iões de sódio: o que dizem realmente os testes

Atualizado em 17 Setembro 2026

“É segura?” é a primeira pergunta que nos fazem, e quem a faz tem razão. Uma bateria não é um reservatório: é um sistema eletroquímico que armazena energia sob forma química e que, quando submetida a esforços além dos seus limites, pode libertá-la toda de uma só vez. A resposta séria não é um adjetivo, é um protocolo de ensaio com as suas condições e o seu critério de aceitação.

Este artigo descreve os testes de segurança que foram superados pelas células polianiónicas NFPP da segunda geração de sistemas Heiwit, com os protocolos descritos na íntegra. Nenhum teste é relevante sem as respetivas condições: “passa no teste do prego” sem especificar com que agulha, a que velocidade e durante quanto tempo não significa nada.

O que se pretende provocar?

Todas as provas que se seguem têm um único objetivo: a fuga térmica, em inglês descontrolo térmico. É o mecanismo pelo qual uma célula danificada gera calor; o calor acelera as reações de degradação; as reações geram mais calor; e o processo alimenta-se a si próprio até provocar um incêndio ou a ruptura violenta do invólucro.

Um teste de segurança é, portanto, uma tentativa deliberada de desencadear esse ciclo: perfura-se a célula, sobrecarrega-se, esmaga-se e aquece-se a partir do exterior. O critério para considerar o teste bem-sucedido não é “não acontecer nada” — quase sempre acontece alguma coisa — mas nenhum incêndio, nenhuma explosão, nenhuma ruptura do invólucro.

É também importante referir o que um ensaio não demonstra. Um resultado positivo numa única célula não se aplica automaticamente ao conjunto completo de baterias: a propagação de uma célula para as vizinhas é um fenómeno sistémico e é objeto de uma norma diferente, a UL 9540A, da qual falaremos mais adiante.

As provas, uma a uma

Penetração com prego

É o teste mais rigoroso e mais espetacular. A câmara está a 25 °C e é totalmente carregada, ou seja, no estado de máxima energia armazenada. Uma agulha de aço de 5 mm de diâmetro atravessa-a no centro geométrico à uma velocidade de 25 ± 5 mm/s. A agulha não é retirada: fica cravado na célula, mantendo o curto-circuito entre as camadas do elétrodo para uma hora de observação.

O resultado registado é: abertura do CID, emissão de fumo, sem explosão, sem incêndio.

O CID, Dispositivo de Interrupção de Corrente, é um dispositivo mecânico no interior da célula: quando a pressão interna ultrapassa um limiar, um disco deforma-se e interrompe fisicamente o circuito. É a última linha de defesa, aquela que entra em ação quando a eletrónica já não serve para nada, porque a célula já está perfurada. O facto de o CID ter entrado em ação e de o resultado ter ficado-se pela formação de fumo é exatamente o comportamento que se espera de uma célula bem concebida.

Sobrecarga

A célula, a 25 °C e já totalmente carregada, é carregada a corrente constante 1C até 1,5 vezes a tensão de fim de carga, ou durante uma hora, consoante a condição que ocorrer primeiro. Segue-se uma hora de observação.

Trata-se de um cenário de avaria grave na eletrónica de controlo: o BMS não entra em ação e o inversor continua a enviar corrente para uma bateria já cheia. O resultado observado é o inchaço da caixa, sem fuga de líquido nem incêndio.

Controlo térmico

A célula carregada é aquecida a partir do exterior enquanto, simultaneamente, é carregada com corrente constante 1C. O aquecimento continua até que se verifique uma destas três condições: a célula entra em fuga térmica, a temperatura atinge 300 °C, ou então passam quatro horas.

É o teste que simula um incêndio no exterior: não é a bateria que se incendeia, mas sim a bateria que se encontra dentro um incêndio. Trezentos graus estão muito acima da temperatura em que uma célula de lítio entra em fuga térmica. Também neste caso, o critério é: sem incêndio, sem explosão, sem ruptura; e, mais uma vez, o resultado registado limita-se à abertura do CID e à emissão de fumo.

Esmagamento, curto-circuito, forno

Lo esmagamento simula os danos mecânicos — a queda de um objeto pesado, um choque durante o transporte ou a instalação — e exige que não haja fugas de líquido nem incêndio.

O curto-circuito externo liga os dois terminais com uma resistência insignificante; o critério, neste caso, é rigoroso de uma forma diferente: nenhuma alteração no aspeto, ou seja, a célula deve sair do teste visualmente intacta.

La teste no forno De acordo com a norma GB/T 36276-2018, a norma chinesa específica para sistemas de armazenamento eletroquímico ligados à rede, a célula é submetida a uma exposição prolongada a altas temperaturas.

A segurança que provém da química, e não dos dispositivos

Os testes acima medem o comportamento em condições extremas. Mas o mais interessante é que o cátodo polianiónico torna essas condições mais difíceis de alcançar, por três razões estruturais.

Gera menos calor com a mesma corrente. No ensaio de descarga com correntes crescentes, no regime 4C, a célula NFPP regista uma sobretemperatura máxima de 15,5 °C, contra os 22,1 °C de uma célula LFP de referência. Menos calor produzido significa uma margem maior antes de qualquer mecanismo de ativação entrar em ação.

Suporta a descarga profunda. Levar uma célula de lítio abaixo da sua tensão mínima significa danificá-la de forma permanente e, em certos casos, criar as condições para uma avaria posterior. A química polianiónica suporta a descarga profunda sem consequências estruturais.

Pode ser reduzida a zero volts. É a consequência mais singular do facto de, nas células de sódio, Ambos os coletores de corrente podem ser de alumínio — enquanto uma célula de lítio requer cobre no ânodo, que se corrói irreversivelmente se a tensão descer demasiado. Uma célula de sódio pode, portanto, ser completamente descarregada até zero volts para ser armazenada ou transportada e, posteriormente, recarregada sem danos. Uma bateria transportada descarregada é uma bateria que não tem energia para libertar.

As certificações das células

Para além dos ensaios acima referidos, as células dispõem dos seguintes relatórios e certificados:

• IEC 62619 — requisitos de segurança para células e baterias secundárias de lítio e outros sistemas alcalinos destinados a aplicações industriais. Trata-se da norma internacional de referência para o armazenamento estacionário.
• UL 9540A — método de ensaio para a propagação da fuga térmica em sistemas de acumulação. Responde à questão que os ensaios em células individuais não abordam: o que acontece às células vizinhas. É o documento que os bombeiros e as seguradoras exigem para instalações de grande dimensão.
• ONU 38.3 — ensaios obrigatórios para o transporte de baterias: altitude, ciclo térmico, vibração, choque, curto-circuito externo, sobrecarga.
• RoHS e fichas de segurança dos materiais — ausência de substâncias perigosas e composição declarada.
• Certificações para o transporte marítimo e aéreo de mercadorias perigosas.

O sistema, não apenas a célula

Um último esclarecimento, pois trata-se da confusão mais comum. Os ensaios e as certificações aqui descritos dizem respeito a as células. O sistema completo de armazenamento — conjunto de baterias, BMS, eletrónica de gestão e inversor — é objeto de uma qualificação separada, que inclui a Diretiva de Baixa Tensão, a Diretiva relativa à compatibilidade eletromagnética e as normas nacionais de ligação à rede.

As duas coisas são complementares e nenhuma substitui a outra: uma célula excelente num sistema mal concebido continua a ser perigosa, e um sistema bem concebido não consegue compensar uma célula instável.

Perguntas mais frequentes

As pilhas de sódio podem incendiar-se?

Qualquer célula que armazene energia pode libertá-la de forma descontrolada se for submetida a uma solicitação suficiente. A diferença reside no limiar e no comportamento para além desse limiar. Nos testes descritos — perfuração com a agulha deixada no interior durante uma hora, sobrecarga a 1,5 vezes a tensão de fim de carga, aquecimento até 300 °C — o resultado limitou-se à emissão de fumo, sem incêndio nem explosão.

O que é o CID?

Dispositivo de Interrupção de Corrente: um disco metálico interno que se deforma quando a pressão no interior da célula ultrapassa um limiar, interrompendo fisicamente o circuito. Funciona de forma puramente mecânica, sem componentes eletrónicos, e constitui a última proteção disponível quando a célula já se encontra comprometida.

Por que se fala em armazenamento a zero volts?

Porque nas células de sódio ambos os coletores de corrente podem ser de alumínio, enquanto o lítio requer cobre no ânodo, que se corrói se a célula se descarregar em excesso. Uma célula de sódio pode, portanto, ser transportada e armazenada completamente descarregada, ou seja, sem energia para libertar, e recarregada sem danos.

A célula certificada é suficiente para garantir a segurança da instalação?

Não. A segurança é uma característica do sistema completo: célula, conjunto de células, BMS, eletrónica e instalação conforme as regras da arte. As certificações das células são a base necessária, mas não a garantia definitiva.