Tipos de células: cilíndricas versus prismáticas

As células utilizadas nas baterias dos veículos elétricos (BEV) podem assumir diferentes formatos, sendo os mais comuns o cilíndrico e o prismático. A escolha entre estas arquiteturas não é meramente estética, envolve compromissos técnicos, industriais e de desempenho que influenciam diretamente a eficiência, a segurança e o custo do sistema de armazenamento de energia.

As células cilíndricas são compostas por elétrodos enrolados em espiral dentro de um invólucro metálico tubular. Este formato é altamente padronizado e beneficia de décadas de experiência acumulada na indústria eletrónica, o que permite processos de produção automatizados, consistência elevada entre unidades e custos relativamente baixos.

A robustez mecânica é outro ponto forte, já que estas células suportam bem vibrações e impactos, características relevantes em certas aplicações como é o caso do automóvel elétrico. Além disso, a geometria cilíndrica favorece a dissipação térmica, reduzindo a formação de pontos quentes e simplificando o sistema de arrefecimento.

Contudo, apresentam desvantagens: a eficiência volumétrica é limitada, pois o empacotamento em módulos deixa espaços vazios entre células, e para atingir capacidades elevadas é necessário integrar um número muito grande de unidades, aumentando a complexidade do pack.

Principais desafios

Já as células prismáticas possuem formato retangular, com elétrodos empilhados ou enrolados em invólucros rígidos de alumínio ou aço. A principal vantagem reside na densidade energética volumétrica superior, aproveitando melhor o espaço disponível dentro do pack e permitindo módulos mais compactos.

Este design é particularmente atrativo para fabricantes que procuram maximizar autonomia sem aumentar demasiado o volume da bateria. A flexibilidade de integração também é maior, já que os blocos prismáticos podem ser desenhados para se adaptar ao espaço estrutural do veículo.

No entanto, estas células apresentam desafios: a gestão térmica é mais complexa, pois a geometria retangular dificulta a dissipação uniforme do calor, exigindo sistemas de refrigeração mais sofisticados. Além disso, a produção é menos padronizada e mais cara, com maior risco de variações internas e deformações ao longo dos ciclos de carga e descarga.

A escolha entre formatos não é universal e depende da estratégia de cada fabricante. A Tesla, por exemplo, tem privilegiado as células cilíndricas pela confiabilidade e escalabilidade industrial, enquanto empresas como BYD ou alguns modelos da BMW apostaram em prismáticas para otimizar o espaço e aumentar a autonomia.

Geração Gen 6

No entanto, a BMW deu recentemente um passo decisivo ao adotar células cilíndricas de sexta geração (Gen6) no novo iX3. Estas células, com 46 mm de diâmetro e 95 mm de altura, foram integradas diretamente na estrutura da carroçaria, numa abordagem “pack-to-open-body” que aumenta a rigidez estrutural e reduz o peso.

O resultado é uma bateria mais eficiente, com ganhos de cerca de 20% em densidade energética e uma redução de 10% no peso total. Além disso, a nova arquitetura de 800V permite carregamentos ultrarrápidos até 400 kW, recuperando mais de 370 km em apenas 10 minutos e reduzindo o tempo de carregamento de 10% a 80% para cerca de 21 minutos. A BMW reporta ainda uma redução de 20% nos custos de fabrico e uma pegada de carbono 34% menor ao longo do ciclo de vida da bateria, graças ao uso de materiais reciclados e à maior eficiência energética.

A decisão da BMW de migrar das prismáticas para as cilíndricas no iX3 não é apenas técnica, mas estratégica: ao combinar maior densidade energética, carregamento ultrarrápido, redução de custos e integração estrutural, a marca posiciona-se para competir diretamente com fabricantes que já exploram há anos os benefícios das células cilíndricas.

Em síntese, as cilíndricas destacam-se pela robustez, padronização e facilidade de arrefecimento, mas sacrificam eficiência volumétrica; as prismáticas maximizam o aproveitamento do espaço e a densidade energética, embora impliquem maior custo e complexidade de gestão térmica.

A BMW, ao apostar nas cilíndricas de nova geração, demonstra como a evolução tecnológica pode alterar o equilíbrio entre vantagens e desvantagens, moldando o futuro das arquiteturas de baterias nos BEV.