Por que as baterias de íon-lítio explodem?

Embora as baterias de íon de lítio sejam, de modo geral, incrivelmente seguras, muito muito raramente pegam fogo ou explodem. Quando isso acontece, como no fiasco do Samsung Galaxy Note 7 ou no recall de laptop mais recente da HP , é sempre uma grande notícia. Então, o que está acontecendo e por que as baterias às vezes se esgotam com um estrondo? Vamos descobrir.

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Baterias recarregáveis ​​de íon de lítio – o tipo de bateria que está dentro do seu laptop, telefone, tablet e praticamente todos os outros aparelhos modernos que você possui, bem como carros elétricos e aviões – são responsáveis ​​pela revolução dos dispositivos portáteis. Sem baterias de íon de lítio, não seria capaz de escrever este artigo sentado em uma cafeteria; em vez disso, eu precisaria estar conectado a uma fonte de energia o tempo todo.

O que há dentro de uma bateria de íon-lítio?

Para entender por que as baterias de íon de lítio às vezes falham, você precisa saber o que está acontecendo nos bastidores. Dentro de cada bateria de íon de lítio, há dois eletrodos – o cátodo com carga positiva e o ânodo com carga negativa – separados por uma fina folha de plástico “microperferido” que impede que os dois eletrodos se toquem. Quando você carrega uma bateria de íon de lítio, os íons de lítio são empurrados por eletricidade do cátodo, através das microperferências no separador e um fluido eletricamente condutor, e para o ânodo. Quando a bateria descarrega, o inverso acontece com os íons de lítio fluindo do ânodo em direção ao cátodo. Esta é a reação que alimenta seu laptop.

Baterias pequenas, como as encontradas em smartphones, geralmente têm apenas uma única célula de íon de lítio. Baterias maiores, como as de laptops, normalmente têm entre 6 e 12 células de íon-lítio. As baterias de carros elétricos e aviões podem ter centenas de células.

O que faz uma bateria de íon de lítio explodir?

O que torna as baterias de íon de lítio tão úteis é o que também lhes dá a capacidade de pegar fogo ou explodir. O lítio é realmente ótimo para armazenar energia. Quando é lançado em gotas, ele alimenta seu telefone o dia todo. Quando é liberada de uma só vez, a bateria pode explodir.

A maioria dos incêndios e explosões de baterias de íon-lítio se resumem a um problema de curto-circuito. Isso acontece quando o separador de plástico falha e permite que o ânodo e o cátodo se toquem. E uma vez que os dois se juntam, a bateria começa a superaquecer.

Existem vários motivos pelos quais o separador pode falhar:

• Projeto incorreto ou defeitos de fabricação:  a bateria é mal projetada, como no Galaxy Note 7 . Nesse caso, não havia espaço suficiente para os eletrodos e o separador na bateria. Em alguns modelos, quando a bateria se expandia um pouco à medida que carregava, os eletrodos entortavam e causavam um curto-circuito. Mesmo uma bateria bem projetada pode falhar se o controle de qualidade não for mantido firme o suficiente ou se houver algum defeito de fabricação.
• Fatores externos: É quase certo que o calor extremo cause uma falha. Baterias deixadas muito perto de uma fonte de calor – ou pegadas no fogo – podem explodir. Outro fator externo pode fazer com que a bateria de íon de lítio também falhe. Se você deixar cair o telefone com muita força (ou muitas vezes), há uma chance de danificar o separador e fazer com que os eletrodos se toquem. Se você perfurar a bateria (por acidente ou deliberadamente), quase certamente causará um curto-circuito.

• Problemas com o carregador:  um carregador mal feito ou mal isolado também pode danificar uma bateria de íon de lítio. Se o carregador entrar em curto ou gerar calor perto da bateria, isso pode causar danos suficientes para causar falha. É por isso que recomendamos o uso apenas de carregadores oficiais (ou, pelo menos, carregadores de terceiros de alta qualidade de marcas confiáveis). As baterias de íon de lítio possuem proteções integradas para impedir que sobrecarreguem. Embora muito raro, se essas precauções de segurança falharem, a sobrecarga é uma boa maneira de superaquecer a bateria.
• Fuga térmica e células múltiplas:  embora não seja relevante para baterias de célula única como as encontradas na maioria dos smartphones (o iPhone X na verdade tem duas células), apenas uma célula da bateria precisa falhar para que toda a bateria vá embora. Uma vez que uma célula superaquece, você obtém um efeito dominó chamado de “fuga térmica”. Para baterias com centenas de células – como as do Tesla Model S – a fuga térmica tem o potencial de ser um problema realmente grande.

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Embora examinar por que as baterias às vezes falham pinte um quadro assustador, as baterias de íons de lítio são uma tecnologia segura e madura. O fato de que é sempre novidade quando uma bateria explode inesperadamente mostra como essas grandes falhas são raras. Os fabricantes de baterias adotam várias medidas de proteção para evitar que as baterias falhem ou, pelo menos, mitigar os danos que uma falha pode causar.

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