PLOMO-ÁCIDO CON DATOS: MENOS PRUEBA Y ERROR, MÁS PREVISIBILIDAD.

Control de calidad con técnicas avanzadas, proyectos de innovación y ensayos normalizados que guían decisiones y abren nuevas oportunidades.

La previsibilidad es fundamental

Fabricar baterías de plomo-ácido hoy significa operar bajo presión de costos, metas de garantía, plazos cortos y compromisos de ESG. La ventaja competitiva proviene de procesos estables y decisiones basadas en datos — desde la materia prima hasta el producto final. Aquí es donde la caracterización fisicoquímica y microestructural marca la diferencia: medir lo que importa para reducir la variabilidad, acortar la formación y aumentar la vida útil, con visibilidad del retorno.

Con sede en Curitiba-PR, Brasil, el Instituto SENAI de Innovación en Electroquímica (ISI-EQ) apoya a los fabricantes con un paquete integrado:

- DRX (difracción de rayos X) con cuantificación de fases en placas curadas y formadas — incluyendo ?-PbO? y ?-PbO? para evaluar el grado de formación.

- MEB/EDS (microscopía electrónica de barrido con espectroscopía de dispersión de energía) para tamaño y morfología de cristales 3BS/4BS y mapas elementales.

- Análisis elemental de carbono y azufre (C/S) para aditivos, insumos y para inferir la formación de placas positivas (azufre residual).

- Dispersión láser para granulometría del óxido de plomo (leady oxide).

- Ensayos eléctricos normalizados de carga/descarga (DIN/SAE/ABNT) que comprueban el efecto en el desempeño.

El resultado: menos prueba y error, más previsibilidad.

¿Dónde aprieta el zapato?

- Distribución inadecuada del leady oxide (D10/D50/D90 fuera del rango), resultando en pasta inconsistente y placas irregulares.

- Curado heterogéneo y proporciones desequilibradas de 3BS/4BS, prolongando el tiempo de formación y dispersando la capacidad de la batería.

- Cristales 3BS/4BS de tamaño excesivo o mala distribución, aumentando el riesgo de desprendimiento y fallas en campo.

- Ausencia de monitoreo de Carbono/Azufre (C/S) y otros elementos en aditivos/insumos y en el azufre residual de las placas positivas formadas, dificultando la correlación entre materia prima, proceso y desempeño.

- Desalineación entre los objetivos de fase y el perfil de formación, elevando el consumo de energía por Ah y el lead time.

Impacto: Reducción de la eficiencia, alto índice de rechazo (scrap), consumo excesivo de energía en la formación, altos costos de garantía e impacto negativo en la reputación de la marca.

¿Qué cambia cuando medimos lo que importa?

Algunos puntos críticos del proceso y cómo garantizamos la calidad:

Dispersión láser del leady oxide

Determina la distribución (D10/D50/D90), permitiendo la alineación precisa de la producción de óxido, mezcla de pasta, empastado y curado. Una granulometría adecuada mejora el empaste, la porosidad útil y la uniformidad del curado.

DRX con cuantificación de fases

Cuantifica 3BS/4BS, PbO (massicot/litargirio) y otras fases en placas curadas, definiendo objetivos de curado por familia de producto e identificando posibles contaminaciones. En placas formadas, el DRX cuantifica ? y ?-PbO?, posibilitando la evaluación de la formación y el ajuste del perfil de proceso.

MEB/EDS (análisis de imágenes + mapas elementales)

Evalúa el tamaño, morfología y distribución de los cristales 3BS/4BS, detecta contaminantes y segregaciones de aleación. Orienta ajustes de humedad, temperatura y tiempo de curado para reducir el desprendimiento y la variación entre lotes.

Análisis elemental C/S

Determina el contenido de carbono en aditivos (influyendo en la dispersión/mojabilidad en la placa negativa) y azufre en insumos. En placas positivas formadas, el contenido de azufre residual indica sulfato remanente, ayudando a inferir el grado de formación y al perfeccionamiento de algoritmos de formación.

Ensayos eléctricos normalizados

Mediciones de capacidad (ej.: C20/C10), aceptación y retención de carga, pérdida de agua, CCA/CA y ciclos pertinentes. Estos ensayos cierran el ciclo, demostrando — de acuerdo con normas — el efecto de las correcciones en materiales y procesos sobre el desempeño.

Las Figuras 1, 2 y 3 presentan ejemplos de la caracterización de placas curadas y óxido de plomo. Monitorear y controlar el proceso garantiza agilidad en las correcciones, evitando no conformidades.

Fig. 1 — Difractograma DRX de una placa curada. El ISI-EQ utiliza el Refinamiento Rietveld en DRX para cuantificar fases cristalinas, esencial en la evaluación de la calidad del curado.

Fig. 2 — MEB con cristales 4BS en una placa curada. El tamaño y la distribución de los cristales influyen en la formación y en las propiedades de la placa, mientras que los mapas elementales identifican contaminantes o segregaciones.

Fig. 3 — Distribuição de tamanho de partículas do leady oxide com D10/D50/D90. O controle periódico do óxido produzido é fundamental para garantir a reprodutibilidade.

1. Embrapii

Desarrollo/innovación con contratación ágil a través de la Unidad Embrapii (ISI-EQ). Distribución típica de costos:

- Empresa: 45%

- Embrapii: 33%

- SENAI: 22%

validar convocatoria vigente

2. Embrapii Sebrae (MEI/MPE/Startups)

Empresa + Sebrae: 30% del total (70/30; límite de R$ 300 mil de Sebrae), Embrapii: 50%, SENAI: 20%; modalidades DT/ET/AT.

En la práctica, la empresa puede aportar menos del 10% del total del proyecto.

validar convocatoria vigente

3. SENAI Alianza Industrial Mover

Desafíos del sector automotriz; CNAE 27.22 (o carta de comprobación de pertenencia a la cadena automotriz); ? 3 empresas. Distribución de costos:

- Empresa: 20% financiero + 20% económico (horas técnicas del equipo, horas de equipos, etc.)

- SENAI: 60%

- validar convocatoria vigente

¿Cómo puede ayudar el ISI-EQ a la industria?

Diagnóstico del proceso

Muestreo de leady oxide (dispersión láser), DRX (fases en placas curadas y ?/?-PbO? en placas formadas), MEB/EDS (cristales 3BS/4BS y mapas elementales) y análisis C/S (aditivos/insumos y placas positivas formadas). Entrega de informes técnicos y mapa de riesgos.

Plan de ensayos y DOE

Hipótesis claras (granulometría del óxido, mezcla/reposo, parámetros de curado y perfil de formación), definición de ventanas de proceso y diseño experimental para separar efectos con muestreo y estadística adecuados.

Planta piloto ISI-EQ (operaciones unitarias)

Utilizamos nuestra planta piloto, que reproduce las operaciones unitarias de una fábrica, para desarrollar y ajustar nuevas formulaciones consumiendo mucho menos material. Probamos y decidimos rápido, fijamos parámetros críticos y reducimos riesgos antes del scale-up. Salidas: especificaciones de materia prima, set-points de proceso y criterios de aceptación.

Pilotos en planta (scale-up industrial)

Tras validar en la piloto, ejecutamos pilotos controlados en la fábrica para ajustar pasta/curado/formación conforme a los objetivos de granulometría y fases, tamaño de cristal y proporciones ?/?-PbO?. Muestreo por lote y registro de variables de proceso y calidad.

Transferencia de método y capacitación

Estandarización de POPs (muestreo láser/DRX/MEB/EDS/C/S; ensayos normalizados), criterios de aceptación, rutinas de control y capacitación del equipo de Control de Calidad e I+D.

Gestión por indicadores (antes/después)

Seguimiento del tiempo de formación, energía por Ah, dispersión de capacidad (?), pérdida de agua, scrap y devoluciones de campo, con dashboards y resultados.

Caso 1

Aditivo de carbono funcionalizado para aumentar la ciclabilidad

Problema: Alto índice de devoluciones en garantía por pérdida temprana de desempeño en ciclado profundo.

Enfoque: Proyecto de innovación para síntesis y funcionalización de aditivos de carbono, con el objetivo de mejorar la mojabilidad y dispersión en la pasta negativa; diagnóstico completo del proceso e implementación de una estrategia de control de calidad en todas las etapas (insumos, pasta, curado y formación).

Herramientas y mediciones: Control de carbono en aditivos, dispersión láser (granulometría del óxido), DRX (fases objetivo en curado y ?/?-PbO? en formado) y MEB/EDS (tamaño/morfología de cristales 3BS/4BS y verificación elemental) para ajustar curado/formación; ensayos eléctricos normalizados para validar el desempeño.

Resultado: Baterías con ciclabilidad aproximadamente el doble en pruebas de ciclado profundo; la funcionalización del carbono mejoró la dispersión (reducción de aglomerados) sin aumentar la pérdida de agua.

Caso 2

Corrección de aleaciones en placas positivas (falla por corrosión durante la formación)

Problema: Rejillas positivas totalmente corroídas al final de la formación, con chatarra y caída del rendimiento.

Enfoque: Investigación metalográfica con microscopía óptica y MEB/EDS para mapear la composición de la aleación e identificar inclusiones/contaminantes y su distribución.

Resultado: Detección de depósitos de aluminio y otros contaminantes asociados al uso inadecuado de chatarra/aluminio en el refino del plomo, favoreciendo la corrosión acelerada durante la formación.

Acciones correctivas: Revisión de la ruta de refino, especificación de plomo y límites de Al en la aleación; control de insumos y monitoreo de recepción por lote.

Cómo empezar en 3 pasos

Converse con ISI-EQ para entender la demanda. Discutimos alcance, metas e indicadores.

Definimos en conjunto el instrumento (servicio técnico directo o I+D vía Embrapii, Embrapii Sebrae o Alianza SENAI) y estructuramos el Plan de Trabajo y/o presupuesto.

Checklist documental: CNPJ, CNAE, carta Sebrae (si aplica), metas técnicas, responsables y cronograma.

¡Pregúntese!

Calidad & Proceso

- ¿Controlamos D10/D50/D90 y la distribución del leady oxide por lote/proveedor?

- ¿Controlamos nuestro curado: tenemos objetivos de 3BS/4BS por producto y los medimos por DRX?

- ¿Conocemos la distribución de tamaño de los cristales 3BS/4BS (MEB/EDS) y su impacto en shedding y formación?

- ¿Medimos la formación por DRX (proporciones ?/?-PbO?) y C/S (azufre residual) para acompañar el proceso?

- ¿Nuestros ensayos normalizados evidencian reducción de la dispersión de capacidad tras ajustes de granulometría/curado/formación?

- ¿Conozco mi batería y tengo reproducibilidad suficiente para definir parámetros de funcionamiento y programar sistemas de control (BMS) adecuadamente?

Nuevos negocios & nichos

- ¿Portafolio listo para aplicaciones estacionarias (solar/eólica, UPS/telecom, off-grid) con especificaciones de ciclado profundo/PSoC, retención, pérdida de agua y temperatura?

- ¿Línea y proceso para VRLA/gel/tubular (OPzS/OPzV) dirigidas a renovables intermitentes y backup — qué falta (materiales, método, ensayo, certificación)?

- ¿Preparación para micromovilidad (e-bike, e-scooter, triciclos, carritos) con alto ciclado y recargas frecuentes? ¿Cuál es el costo por ciclo y por km frente al objetivo del mercado?

- ¿Oportunidad en intralogística ligera (transpaletas, golf carts, barredoras) con versiones PSoC-robustas?

- ¿Tenemos una ruta clara de financiamiento (Embrapii, Sebrae, Alianza SENAI) para ingresar/expandir en estos mercados?

Oportunidades en almacenamiento estacionario y micromovilidad

La demanda de almacenamiento estacionario (solar/eólico, off-grid, híbridos y backup) y de micromovilidad (e-bikes, patinetes, triciclos y aplicaciones de tracción ligera) crece rápidamente y exige previsibilidad: operación en PSoC, muchos ciclos profundos, control de pérdida de agua y formación ajustada al perfil de uso. El paquete — dispersión láser (óxido), DRX (fases en curado y ?/?-PbO? en formado), MEB/EDS (tamaño de cristal y mapas elementales) y análisis C/S — acorta la formación, reduce la variabilidad y aumenta la vida útil, validado por ensayos normalizados.

Estacionario para renovables intermitentes

Especificar D50/distribución del leady oxide y objetivos 3BS/4BS adecuados para ciclado profundo/PSoC; rutinas de capacidad/retención/pérdida de agua para reducir el costo por kWh entregado y ampliar la confiabilidad de microrredes y UPS.

Micromovilidad

Microestructura (3BS/4BS) y proporciones ?/?-PbO? compatibles con alto ciclado y recargas frecuentes; control de C/S y contaminantes para estabilizar el desempeño entre lotes.

Heverson Renan de Freitas

Coordinador Smart Energy

+55 41 98855-1665 (WhatsApp)

Restricciones: la información de financiamiento es básica y está sujeta a cambios; confirme condiciones al momento de la contratación.