Giz Explica: Por que as baterias morrem?

Dentro de cada gadget há uma bomba relógio. Em dois anos, talvez três ou quatro, ela vai "explodir" de certa forma, tornando o seu gadget inútil. Talvez de maneira permanente. Estamos falando das malditas baterias. 

O conceito da morte da bateria está entranhado na psique de qualquer comprador, mesmo que ele não saiba. Assim como a parte de software de um computador sempre parece ficar cada vez mais lenta, ou um telefone misteriosamente vai acumulando arranhões sabe-se lá de onde, a marcha lenta e inevitável das baterias em direção à inutilidade é simplesmente um processo natural da relação conturbada dos gadgets com o tempo. Mas de quem, ou do que, é a culpa? É claro que as empresas que fazem e vendem as baterias têm a sua parcela de culpa, mas quer saber? Nós também temos.

Como funcionam as baterias recarregáveis?

Quando falamos sobre baterias recarregáveis em gadgets, quase sempre estamos falando de baterias de lítio-íon, ou algo bem similar. 

Em resumo, as baterias de li-íon funcionam assim: um eletrodo positivo (catódio), feito de lítio não-metálico, é conectado a um eletrodo negativo (anódio) feito de carbono. Carregar uma bateria consiste em repelir os íons (átomos com carga elétrica) do catódio de lítio para o anódio de carbono, onde eles se depositam. O desprendimento posterior destes íons — mais especificamente, a corrente causada pelo fluxo deles de volta ao catódio de lítio — é a origem da energia que o seu notebook ou celular usa. 

No fundo, esse é um processo químico. Carga e descarga são reações químicas, e a passagem dos íons de catódio para anódio, ou vice-versa, representa uma mudança fundamental na constituição de cada um. 

Virtualmente todos os outros tipos de baterias funcionam sob os mesmos princípios físicos. As baterias de lítio-íon são apenas as que passaram por mais estudos de uso em eletrônicos de consumo. Elas são leves, compactas, seguram carga pra caramba e, mais importante, podem ser recarregadas centenas de vezes antes sofrer uma deterioração significativa. Elas têm vidas longas. Mas não infinitas. 

Por que elas morrem

A morte das baterias se inicia no momento em que elas saem da fábrica. É inevitável e irreversível, e em baterias de lítio-íon, pode destruir mesmo uma bateria raramente usada e moderadamente carregada em poucos anos. Com o uso (e abuso) constante, o tempo de vida de uma bateria de lítio-íon pode ser menor do que dois anos — ou menos, se definirmos morte como a perda de um terço da sua capacidade. Sabendo que as baterias funcionam graças a um processo químico, é natural esperar alguma degradação. Afinal, nenhuma reação química é perfeita, e todas resultam em algum tipo de perda de energia, frequentemente produzindo resultados ou substâncias indesejadas. Com as baterias, não é diferente.

"À medida que as baterias envelhecem, surgem obstáculos que reduzem o fluxo de íons, eventualmente tornando-as inutilizáveis", diz Isidor Buchman, Presidente da Cadex, uma empresa de diagnóstico e análise de baterias. "Há certos acúmulos que ocorrem nos eletrodos e inibem este fluxo", diz ele. Isso resulta em um declínio constante no desempenho. 

Ele está falando, basicamente, da degradação gradual dos catódios — a parte do lítio — por causa das mudanças químicas lentas e inevitáveis. A adição e subtração repetida de íons acaba alterando a própria estrutura do lítio, tornando-o menos receptivo a futuras trocas — como um pano que foi encharcado e torcido algumas centenas de vezes mais do que deveria. A bateria se torna um trapo, molecularmente falando. 

O que é mais destrutivo é o fato das repetidas e constantes reações químicas dentro da bateria deixarem metal dissolvido nos catódios e, em menor escala, também no anódio. Isso pode eventualmente formar uma espécie de cobertura metalizada indesejada em ambos.

Além disso, os eletrólitos na bateria têm tendência a se decompor. Se oxidam no catódio, deixando algo como ferrugem no caminho dos íons que estão tentando saltar de lá para cá. Uma ocorrência paralela comum a este fenômeno é a corrosão, e os seus efeitos são profundos: a bateria resultante, com seus eletrodos cansados, eletrólitos quebrados e superfícies corroídas, é a figura do envelhecimento. Ela agora é extremamente terrível ma tarefa de ser uma bateria. 

Buchman diz que este processo é uma parte inerente da tecnologia atual de baterias, mas que não precisa necessariamente ser tão ruim. "O consumidor não quer pagar muito. As baterias precisam ser baratas. E elas precisam de bastante tempo entre uma recarga e outra. Em um celular ou notebook, isso é importante." São os nossos hábitos e exigências, enquanto consumidores, que, segundo ele, praticamente dão carta branca para que os fabricantes nos vendam baterias com datas de validade tão breves. "Os consumidores não querem pagar mais, não querem carregar uma bateria grande e exigem um tempo de carga maior". O efeito colateral de uma bateria com essas características é uma rápida corrosão. 

Como se não bastasse isso, o tempo de vida natural dos nossos eletrônicos mais valorizados é extremamente e artificialmente curto. As pessoas compram novos celulares a cada dois anos porque é assim que os contratos estão estruturados. As características de um laptop ficam "obsoleta" mais ou menos na mesma velocidade.

Pense nisso dessa forma: o seu iPod de dois anos atrás pode ainda estar funcionando, mas você prefere este novo, não é? O seu MacBook unibody de primeira geração ainda é um computador bom, mas você está louco para comprar o novo Air de 13", não? Há um motivo para não falarmos sobre a morte das baterias com mais frequência, apesar da gravidade do problema. 

Salvando a sua bateria das garras do tempo

Quem estiver preso a uma das baterias atuais que um dia morrerão, não precisa ficar de braços cruzados. Felizmente, dá pra fazer algumas coisas a respeito. As baterias de lítio-íon sofrem bem mais degradação quando estão quentes, então é vital manter o seu laptop ventilado. Isso é bem fácil: é só não usar em cima de travesseiros, ou, se for o caso, ao menos colocar uma folha sulfite em baixo dele para não obstruir a circulação de ar. As baterias recarregáveis também morrem mais rapidamente se forem deixadas totalmente carregadas, então, em vez de deixar o seu laptop na tomada o tempo inteiro, deixe-o descansar um pouco ou vá carregando e descarregando a bateria no decorrer do dia. É por isso que as baterias de celulares tendem a durar mais: o modo de uso de um celular favorece bons hábitos de carregamento da bateria. Para saber mais sobre a interessante correlação entre calor, nível de carga e tempo de vida da bateria, veja este artigo.

Como as coisas podem melhorar

O tempo cura tudo, incluindo a tecnologia das baterias. Buchman diz que os limites práticos das baterias já foram quase atingidos, mas que novas tecnologias estão no horizonte. "A maior parte da pesquisa está focada no catódio. O anódio é tradicionalmente um produto do carbono, mas há pessoas trabalhando em tentar talvez adicionar silício, para ganhar maior densidade energética". Em português: os fabricantes estão dando seus pulos para fazer um tipo novo e melhor de bateria para nós. 

O desenvolvimento dos carros elétricos também está beneficiando a pesquisa de baterias. Diferente da Apple ou da Dell, as empresas automotivas não podem vender um produto que se torna inútil depois de poucos anos, então está sendo gasta uma quantidade significativa de tempo e recursos no desenvolvimento de baterias que sejam poderosas, com grande capacidade e vivam muito. 

E quanto ao que Buchman considera ser a raiz do problema — a pressão do consumidor —, isso também pode ser curado. Se os contratos de telefone celular se tornarem mais longos, ou desaparecerem, ou se a corrida de especificações nos notebooks der uma sossegada, os consumidores podem parar de ter o ímpeto de querer trocar de gadgets a cada temporada, e a morte das baterias se tornará um problema mais sério. Neste momento, assim como as montadoras de carros estão procurando as suas soluções de baterias, assim também as empresas de eletrônicos de consumo terão que dar um jeito nisso. 

Diagrama de Lítio-íon cortesia de Varta Automotive.