Quanto tempo duram as baterias de um um carro elétrico? Veja o que a análise de 10 mil VEs revela

A integridade da bateria do veículo elétrico (VE) refere-se à condição e à capacidade de desempenho da bateria ao longo do tempo. Ela mede a capacidade da bateria de reter e fornecer energia em comparação com a sua capacidade original. Manter a bateria em bom estado é fundamental para os proprietários de VEs, a fim de garantir uma autonomia ideal, eficiência e desempenho geral do veículo (em inglês).

Mas por quanto tempo essas baterias duram na prática? Ao analisar dados de 10 mil VEs, identificamos padrões, fatores e insights que ajudam a entender melhor a longevidade das baterias de veículos elétricos, e como é possível aproveitá-las ao máximo.

Quanto tempo duram as baterias de um VE?

Quando analisamos a saúde das baterias dos VEs em 2019, descobrimos que elas se degradavam, em média, a uma taxa de 2,3% ao ano. No entanto, uma nova análise de 2024 revela uma melhoria significativa: as baterias dos VEs agora se degradam em uma média de 1,8% por ano. Essa melhoria destaca os avanços contínuos na tecnologia das baterias e na sua durabilidade.

De acordo com uma pesquisa da Geotab, se essa taxa reduzida de degradação se mantiver, as baterias dos VEs podem durar 20 anos ou mais. Essa perspectiva é especialmente animadora para os gestores de frota que estão sob pressão para reduzir as emissões de CO₂.

A transição para VEs é a maneira mais eficaz de reduzir as emissões, e os dados de telemática (em inglês) oferecem os insights necessários para lidar com dúvidas persistentes sobre a substituição de veículos com motor de combustão interna (ICE) por VEs.

Os dados recentes da Geotab (em inglês) mostram que:

• Atualmente, 75% dos veículos comerciais leves já poderiam ser substituídos por modelos de veículos elétricos equivalentes.
• Um VE pode gerar uma economia de até US$ 15.900 por veículo ao longo de sua vida útil.

Os carros elétricos perdem autonomia ao longo do tempo?

Sim, os VEs perdem autonomia ao longo do tempo devido à degradação da bateria. No entanto, com uma taxa média de degradação de apenas 1,8% por ano, os VEs devem manter a maior parte da sua autonomia por mais de uma década, garantindo sua praticidade e valor a longo prazo.

Quais são os fatores comuns que afetam a vida útil da bateria?

Veículos elétricos a bateria (VEBs) e veículos híbridos plug-in (PHEVs) modernos utilizam principalmente baterias de íon de lítio (em inglês), conhecidas por sua eficiência e durabilidade. Porém, diversos fatores influenciam a duração dessas baterias e explicam por que a autonomia pode diminuir com o tempo:

• Vida útil: Todas as baterias se degradam com o tempo, reduzindo a sua capacidade.
• Temperatura: Calor ou frio extremos aceleram o desgaste, enfatizando a importância do gerenciamento térmico.
• Situação do estado de carga: Manter a carga entre 20% e 80% minimiza o esforço da bateria.
• Carregamento Corrente Alterna (CA) vs. Corrente Contínua (CC): O carregamento rápido frequente de CC pode degradar as baterias mais rapidamente do que o carregamento mais lento de CA.
• Uso (ciclos de energia): Cada ciclo de carga e descarga afeta a capacidade da bateria.
• Química da bateria: Os tipos de íon-lítio, como NMC ou LFP, possuem durabilidade variada.
• Sistema de bateria e gerenciamento térmico: Esses recursos ajudam a manter a eficiência e evitar o superaquecimento.

Para reduzir a ansiedade sobre autonomia do VE (em inglês), é possível usar ferramentas de diagnóstico para monitorar o desempenho e priorizar a manutenção da bateria do VE, prolongando a sua vida útil.

Há alguma diferença na vida útil com base no fabricante, modelo e ano do veículo? 

Sim, a vida útil da bateria do VE varia de acordo com o fabricante, modelo e ano do veículo. Dois fatores importantes que influenciam isso são a química da bateria e o sistema de gerenciamento térmico. Diferentes produtos químicos de íons de lítio respondem de forma única ao estresse, e os métodos de resfriamento baseados por ar ou por líquido podem afetar significativamente as taxas de degradação.

O resfriamento por líquido é melhor do que o resfriamento a ar para a longevidade da bateria do VE?

Os sistemas de resfriamento líquido são mais eficazes para prolongar a vida útil da bateria dos VEs do que os sistemas passivos de resfriamento a ar. Como mostra a Figura 1, o Tesla Model S 2015, que utiliza resfriamento líquido, tem uma taxa de degradação média de 2,3%. Por outro lado, Nissan Leaf 2015, que usa resfriamento a ar, tem uma taxa muito mais elevada de 4,2%. 

Esses dados evidenciam como sistemas robustos de gerenciamento térmico podem retardar a degradação da bateria.

Figura 1: Comparação da degradação da bateria do Tesla Model S 2015 (resfriamento líquido) vs. Nissan Leaf 2015 (resfriamento a ar).

O que é degradação de bateria de VEs?

A degradação da bateria do VE é um processo natural que reduz permanentemente a quantidade de energia armazenada por ela ou que ela pode fornecer. As baterias dos veículos elétricos geralmente conseguem fornecer mais energia do que os componentes do trem de força podem suportar. Por isso, a degradação de energia é raramente observável nos veículos elétricos, e o que realmente importa é a perda da capacidade da bateria de armazenar energia.

A condição da bateria de um VE é chamada Estado de Saúde (SOH - State of Health, na sigla em inglês). As baterias começam a vida útil com 100% de SOH e, com o tempo, elas vão se deteriorando. Por exemplo, uma bateria de 60 kWh com 90% de SOH atuaria efetivamente como uma bateria de 54 kWh.

As baterias de carros elétricos se degradam?

Sim, como todas as baterias, as baterias de VEs se degradam. No entanto, as baterias dos VEs, em média, apresentam altos níveis de integridade sustentada, e as taxas de degradação da bateria estão melhorando em modelos mais novos.

Nossa pesquisa mais recente revela que as baterias dos VEs estão se degradando em média 1,8% ao ano. Na última vez que analisamos a degradação da bateria em 2019, encontramos uma taxa média de degradação anual de 2,3% (que já era considerada muito boa). Veja na Figura 2 abaixo as taxas de degradação das baterias dos 11 modelos de VE (em inglês) analisados.

Figura 2: Taxas médias de degradação da bateria para modelos de veículos elétricos selecionados ao longo de cinco anos

A degradação da bateria é linear? 

Embora nossa análise mostre uma degradação mais ou menos linear, de modo geral, espera-se que a vida útil da bateria dos VEs diminua de forma não linear: com uma queda inicial, seguida por um declínio contínuo, porém em um ritmo mais moderado. Perto do fim da vida útil das baterias, os motoristas podem esperar uma queda significativa no estado de saúde da bateria, conforme mostra o gráfico abaixo.
 

Figura 3: Curva de degradação esperada da bateria

Felizmente para os motoristas, poucas baterias que observamos chegaram à queda de fim da vida útil para que fosse possível prever em que ponto isso provavelmente ocorrerá. Continuaremos monitorando para ver quando a degradação não linear (também conhecida como "calcanhar") começa.

Como a temperatura afeta a degradação da bateria?

A temperatura desempenha um papel significativo na degradação das baterias. As baterias de VEs expostas ao calor extremo degradam mais rapidamente do que aquelas usadas em climas mais frios. Por exemplo, um VE no Arizona (EUA) provavelmente terá uma vida útil de bateria mais curta do que o mesmo modelo dirigido na Noruega.

Para estudar esta questão, agrupamos veículos e acordo com o clima:

• Moderado: Menos de cinco dias por ano acima de 80℉ (27℃) ou abaixo de 23℉ (-5℃)
• Quente: Mais de cinco dias por ano acima de 80℉ (27℃)

Figura 4: As baterias expostas a dias quentes sofrem degradação mais rapidamente do que aquelas em climas moderados.

Conforme mostrado na Figura 4, os VEs em climas quentes apresentam uma taxa mais rápida de declínio do desempenho da bateria. Isso é preocupante para as frotas que operam em regiões de altas temperaturas, mas a adoção de estratégias de manutenção da bateria dos VEs pode ajudar. Práticas como a otimização dos hábitos de carga de veículos elétricos (em inglês) e o uso de sistemas de gerenciamento térmico são essenciais para preservar a saúde da bateria dos VEs.

O uso intenso do veículo afeta a degradação da bateria?

Surpreendentemente, nossa pesquisa descobriu que os veículos elétricos que são muito usados não apresentam uma degradação significativamente maior da bateria do que os veículos menos usados. Essa é uma notícia animadora, pois os VEs oferecem mais valor quando dirigidos com mais frequência.

Quais são as principais conclusões? É possível usar seus VEs com confiança em ciclos de trabalho de alta demanda sem se preocupar com o desgaste acelerado da bateria, desde que eles permaneçam dentro da faixa de autonomia do veículo. No entanto, o uso frequente de carregamento rápido CC em veículos de alta utilização pode contribuir para uma degradação mais rápida.

Figura 5: Veículos muito ou pouco usados apresentam níveis semelhantes de degradação da bateria. 

Como os métodos de carregamento afetam a saúde da bateria?

Nossa análise não mostrou impacto significativo nas taxas de degradação ao comparar veículos muito ou pouco usados, desde que o carregamento CC seja controlado. 

No entanto, analisando o mesmo modelo de veículo em uma situação de alto uso exposto a diferentes climas e potência de carga, observamos uma forte correlação entre climas de alta temperatura, frequência de carregamento de alta potência e maior degradação da bateria.

Conseguimos identificar o nível de carga predominante usado para os veículos elétricos em nosso sistema. As estações de carregamento de VEs da América do Norte são categorizadas em três tipos:

• Nível 1 CC (120 volts) – uma tomada doméstica regular na América do Norte
• Nível 2 CC (240 volts) – padrão de carregamento doméstico ou de frota
• Carregamento rápido de corrente direta (DCFC) – utilizado para recargas mais rápidas

Existe uma diferença na integridade da bateria entre os carros que carregam rotineiramente no Nível 2 em comparação com aqueles que usam o Nível 1, mas a diferença não é estatisticamente significativa.

Figura 6: Degradação da bateria para veículos que são carregados principalmente no Nível 1 em comparação com o Nível 2.

Por outro lado, o uso do equipamento de DCFC parece afetar significativamente a taxa de degradação das baterias. O carregamento rápido de uma bateria significa o uso de altas correntes, resultando em altas temperaturas, o que sobrecarrega as baterias. Na verdade, muitas montadoras sugerem que os motoristas e gerentes de frota limitem o uso do carregamento rápido de CC para prolongar a vida útil da bateria de seus veículos elétricos.

Abaixo, analisamos todos os veículos elétricos a bateria que operam em condições de clima quente com base na frequência com que usaram um DCFC: nunca, ocasionalmente (0-3 vezes por mês) ou frequentemente (+3 vezes por mês).

Figura 7: A degradação da bateria parece estar fortemente correlacionada ao uso de DCFC em veículos em climas sazonais ou quentes.

Como o estado da carga impacta a vida útil da bateria de EV?

O Estado da carga (SOC - State of Charge, por suas siglas em inglês) indica a quantidade de energia que uma bateria do VE mantém em comparação com sua capacidade total. Uma bateria totalmente carregada está com 100% de SOC, enquanto uma bateria completamente descarregada está com 0%. A carga "utilizável", no entanto, é frequentemente mais baixa devido aos buffers de proteção incorporados, projetados para preservar a saúde da bateria.

Operar uma bateria quase cheia ou vazia pode acelerar sua degradação, por isso os fabricantes de automóveis adicionam buffers para evitar níveis extremos de carga. Esses buffers limitam a capacidade de carregamento por meio das configurações do fabricante, garantindo que a bateria não atinja regularmente seus níveis de carga máximo ou mínimo.

Figura 8: Os buffers de proteção da bateria controlam a carga útil para um veículo elétrico.

Muitos VEs modernos, como os da Tesla, podem ajustar o tamanho do buffer por meio de atualizações de software remotas, melhorando a longevidade da bateria. Alguns fabricantes também permitem que os usuários definam um limite de carga personalizado (por exemplo, parar em 75% em vez de 100%), o que ajuda a aumentar ainda mais a vida útil da bateria.

Como o efeito do buffer influencia a vida útil da bateria?

O efeito do buffer serve para proteger as baterias dos VEs contra a degradação, impedindo que sejam carregadas em excesso ou descarregadas demais. Os fabricantes implementam esses limites justamente para prolongar a vida útil da bateria: quanto maior o buffer, menor a energia utilizável para condução — mas também mais lenta é a taxa de degradação.

Por exemplo, o Chevrolet Volt (agora descontinuado) que utilizava buffers superiores e inferiores maiores, e ajustáveis com o tempo, conforme a bateria envelhecia. Esse design resultou em uma degradação da bateria mais lenta do que a média, demonstrando o benefício desses buffers para aumentar a vida útil da bateria.

Figura 9: Degradação da bateria ao longo do tempo de um Chevrolet Volt vs. todos os veículos.

Quantas baterias precisam ser mantidas em veículos elétricos?

Em geral, os veículos elétricos têm dois tipos de baterias para manutenção: a bateria principal de alta tensão que alimenta o veículo e uma bateria de 12 volts que lida com funções elétricas menores, como ligar as luzes, o sistema de infoentretenimento e os sistemas de controle do veículo. 

Embora a bateria de alta tensão geralmente exige menos manutenção preditiva (em inglês) devido ao seu design, a bateria de 12 volts ainda deve ser verificada regularmente, pois pode se desgastar com o tempo. Ambas as baterias devem ser monitoradas, para garantir que o veículo funcione de forma eficiente. Alguns fabricantes oferecem sistemas de monitoramento que ajudam a acompanhar a saúde de ambas as baterias.

Qual é a função da bateria de 12 volts em um VE?

A bateria de 12 volts em um veículo elétrico alimenta sistemas essenciais, como luzes, vidros elétricos, sistema de infoentretenimento e outros componentes auxiliares. Embora não mova o veículo, ela garante que todos os sistemas de baixa tensão funcionem corretamente, mesmo quando o veículo está desligado.

O que acontece com as baterias de um carro elétrico quando elas chegam ao fim da vida útil?

Quando a bateria de um VE chega ao fim da vida útil, ela perde a capacidade de armazenar ou fornecer energia suficiente para alimentar o veículo. Dependendo da gravidade do problema, a bateria pode precisar ser substituída totalmente. 

No entanto, muitas baterias de VEs são projetadas para durar por muitos anos e, quando se degradam, os fabricantes podem oferecer programas de reciclagem para ajudar a descartar com segurança ou reaproveitar a bateria.

Como manter uma bateria de VE em boas condições e prolongar sua vida útil

Embora alguns fatores estejam além do controle do operador, existem várias práticas recomendadas que os motoristas e gerentes de frota podem seguir para estender a vida útil das baterias dos VEs e, consequentemente, a durabilidade dos próprios veículos elétricos.

Reduzir a exposição ao calor

A exposição ao calor extremo acelera a degradação da bateria, tornando essencial manter os VEs em condições de temperatura moderada para sua melhor integridade. Nessas temperaturas, as baterias podem degradar mais lentamente do que a média. Se estiver decidindo qual veículo comprar, considere os modelos com resfriamento líquido para a bateria, pois ele oferece melhor proteção do que o resfriamento a ar.

Atenção ao carregamento

Para manter a vida útil da bateria do VE, minimize o carregamento rápido de CC, especialmente para frotas que operam ciclos de trabalho de utilização intensa. Se os veículos estiverem estacionados durante a noite, o carregamento de Nível 2 deve ser suficiente. 

Evite deixar os veículos com a carga totalmente cheia ou vazia. O ideal é manter o estado de carga da bateria entre 20% e 80%, principalmente em períodos prolongados de inatividade. Se disponível, use configurações de buffer ajustáveis para automatizar esse processo e deixe as cargas totais para viagens de longa distância.

Coloque os veículos para funcionar

Maximize o uso dos seus VEs. O uso elevado do veículo não afeta negativamente a vida útil da bateria do VE, portanto, é possível reduzir o custo total da operação aumentando as horas de estrada. 

Na verdade, manter os VEs em operação regular pode promover uma durabilidade ideal da bateria, mantendo ciclos de carga estáveis e evitando inatividade prolongada.

Acompanhe os dados da bateria do seu VE

Os dados de telemática são fundamentais para compreender a saúde das baterias dos VEs da sua frota. Com as Soluções de gerenciamento de frota de VEs, você pode monitorar a capacidade da bateria em tempo real, acompanhar as taxas de degradação e tomar decisões baseadas em dados para aumentar a vida útil do veículo. Esses dados permitem que voce tome decisões preventivas ou corretivas, garantindo que os veículos permaneçam eficientes e econômicos ao longo do tempo.

 O que é a Ferramenta de degradação da bateria de VEs da Geotab?

A Ferramenta de degradação da bateria de veículos elétricos da Geotab fornece insights valiosos sobre como as baterias dos VEs se degradam ao longo do tempo. Lançada pela primeira vez em 2019, a ferramenta permite que os gerentes de frota comparem as taxas de degradação de vários modelos de VEs, ajudando-os a tomar decisões orientadas por dados sobre a adoção de VEs e o gerenciamento de frota. 

Os dados usados na ferramenta vêm da base de dados de telemática da Geotab, que inclui dados de desempenho de situações reais de uma ampla variedade de VEs em operação. 

Embora a ferramenta ofereça uma visão detalhada da integridade e da degradação da bateria, é importante observar que ela não inclui dados coletados após 2019. No entanto, essa ferramenta ainda é vital para entender as tendências de desempenho da bateria e como os diferentes modelos se comportam ao longo do tempo. 

Esperamos que esses dados ajudem as frotas a decidir quais VEs se adaptam melhor às suas necessidades operacionais e metas de sustentabilidade.

Os dados da Geotab mostram que as baterias dos VEs se degradam lentamente, com um declínio médio de apenas 1,8% ao ano. Seguindo as melhores práticas de carregamento e uso, é possível substituir veículos de motor de combustão interna por VEs com uma duração  muito além da vida útil do veículo. Pronto para mudar? 

Saiba como a Avaliação de Migração para Frota Elétrica (EVSA -Electric Vehicle Suitability Assessment, por suas siglas em inglês) da Geotab pode ajudar a identificar os melhores VEs para sua frota e maximizar seu desempenho.