Cada vez que se adquire um novo smartphone, um dos factores analisados é a bateria do equipamento. A maioria destes dispositivos dura um dia, no máximo dois, com muitos truques de poupança, o que nem sempre é suficiente para os utilizadores.

Agora, a ciência parece estar cada vez mais próxima de oferecer uma resposta a este problema com o desenvolvimento de baterias que não desperdiçam tanta energia potencial quanto as actuais, sendo capazes de aumentar a sua vida por ciclo de recarga.

Recentemente, foi feita uma descoberta importante no que toca ao conhecimento das baterias de lítio, quando um grupo de investigadores do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) conseguiu finalmente perceber o porquê do desgaste das baterias, abrindo caminho para a solução desse problema.

Segundo os estudos apresentados, o problema terá que ver com a existência de nanocristais de sal que provocam a perda lenta e progressiva da capacidade das baterias de lítio.

Agora surgem novos avanços nesta área, mais precisamente no que toca à causa do desperdício de energia potencial, que poderá ser aproveitada aumentando a autonomia das baterias recarregáveis.

Investigadores da Universidade de Standford encontram-se a desenvolver uma nova bateria de lítio que pode durar até três vezes mais que as baterias recarregáveis convencionais, já que utilizam um escudo de carbono nanoscópico, tornando a descarga de electrões mais eficiente e, desta forma permitindo uma maior duração da bateria.

Esta é uma investigação que, infelizmente, ainda vai durar alguns anos até que os consumidores possam usufruir dela nos seus smartphones. Há ainda muito trabalho associado, nomeadamente desafios ao nível da engenharia, para que as baterias não ultrapassem o tamanho aceitável para serem integradas nos equipamentos móveis.

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Há anos que nos deparamos com o problema das baterias dos nossos computadores portáteis e dispositivos móveis. Apesar de existir uma série de teorias para o facto das baterias de lítio irem perdendo capacidade ao longo do tempo de utilização, a verdade é que ainda não existia nenhuma explicação científica para tal.
Agora, um grupo de investigadores do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) conseguiu finalmente perceber o porquê do desgaste das baterias, o que abre caminho para a solução desse problema.

A teoria das baterias de lítio viciadas, na qual ainda muitos acreditam, há muito que foi desmistificada, contudo o problema do seu desgaste e consequente perda de capacidade ao longo dos ciclos de carga e descarga ainda era uma incógnita.

De uma forma simples, quando um dispositivo está a ser utilizado e a energia da bateria está a ser consumida, isso significa que os iões de lítio estão a transportar a carga eléctrica entre os eléctrodos da bateria através de uma substância condutora, o electrólito.

O que já era conhecido era que à medida que este transporte acontece, ou seja, quanto mais a bateria force energia, mais os eléctrodos se degradam já que sofrem uma espécie de erosão, o que origina uma diminuição progressiva da autonomia total da bateria. Contudo, o causador dessa degradação ainda não era conhecido, para se poder actuar no problema.

Segundo dois estudos publicados na Nature Communications, os investigadores do DOE descobriram que é a existência de nanocristais de sal que provoca a perda lenta mas progressiva da capacidade das baterias de lítio.

À medida que os iões de lítio se movem, ao entrarem em contacto com o óxido de níquel que faz parte da composição da bateria, formam os tais nanocristais de sal que à medida que se proliferam, como se de uma praga se tratasse, provocam alterações nas estruturas internas da bateria e fazem com que os iões de lítio se movam de uma forma menos eficiente.

Descoberto o problema, agora há que atacá-lo. Mas esta parece ser mais uma tarefa complexa e que levará alguns anos até que possa chegar ao consumidor.

Segundo os investigadores, está a ser criado um revestimento para os tais eléctrodos com elementos resistentes à cristalização, que terá, ao mesmo tempo, que garantir o normal funcionamento da bateria.

Geralmente, grande parte dos problemas nos computadores portáteis surgem nas baterias. Muitas vezes, não por defeito do produto ou do fabricante mas por uma utilização inadequada. Vejamos então como pode prolongar o tempo de vida útil deste componente.

Actualmente, as baterias mais utilizadas em computadores portáteis são, geralmente, baterias de iões de lítio, também denominadas Li-Ion. Nalguns modelos poderá, no entanto, encontrar baterias de Níquel-Cádmio (Ni-Cad) ou Níquel e Hidrato Metálico (Ni-MH) que, como veremos mais à frente, trazem várias desvantagens. Além disso, as baterias de iões de lítio conseguem armazenar até 3 vezes mais carga do que as Ni-Cad e até 2 vezes mais do que a Ni-MH.

Neste artigo daremos especial destaque às baterias Li-ion. Acompanhe-nos!

Cuidados

A maior parte das baterias deste tipo são compostas por 3 a 9 células independentes. Quando expostas a altas temperaturas, acima dos 60 graus, ou caso sejam carregadas além de seu limite energético, poderão explodir, devido à instabilidade do lítio. Também se as células se mantiverem completamente descarregadas durante muito tempo, acabam por sofrer oxidação.

As baterias Li-Ion, utilizadas em computadores portáteis, estão geralmente associadas a um circuito inteligente, que controla a carga da bateria. Este circuito tem duas funções: interromper o fornecimento de energia quando a carga atinge um valor limite; interromper o gasto de energia quando esta atinge valor demasiado baixos. Para tal, o circuito está montado num componente externo à bateria e não em cada célula. Assim, evita-se que as células, em conjunto, entrem num estado de descarga profunda, potencialmente irrecuperável.

Agora, note bem: ao contrário do que muitos afirmam e do que muitas empresas recomendam, não deixem que a sua bateria fique totalmente descarregada e não tente utilizá-la novamente quando o computador entrar em modo de hibernação. Ao contrário das baterias Ni-Cad e Ni-MH, as Li-Ion não ficam viciadas, isto é, não sofrem efeito de memória. Acontece sim que, muitas vezes, certas baterias passam a durar muito menos tempo do que inicialmente. Este problema deve-se à calibração deste componente.

Com o tempo, o circuito controlador de carga começa a perder a sua capacidade de calcular correctamente a carga existente na bateria pois, como já referimos, não controla cada célula individualmente. Por isto, o circuito interrompe o gasto de energia, muito embora as células se mantenham completamente saudáveis. A solução é, como já deve ter percebido, calibrar o circuito, reajustando os seus padrões. Para tal recomenda-se que realize um ciclo de carga/descarga completo de 30 em 30 ciclos normais de utilização.

E então como faço isso? Carregue a bateria por completo e mantenha-a ligada à corrente por cerca de duas horas. Depois, utilize o portátil, só com a bateria, até que esta se descarregue por completo e o computador entre em modo de hibernação. Mantenha-o nesse estado durante pelo menos cinco horas. Por fim, volte a carregar a bateria.

Como já deve ter reparado, quando utiliza o computador portátil apenas com a bateria, este diminui a utilização alguns recursos: diminui o brilho do monitor, a velocidade de utilização do processador, etc. Deve descarregar a bateria gradualmente, não de forma brusca. Não tente utilizar em pleno todas as capacidades do seu computador, a não ser que este esteja ligado à corrente.

Mas há mais! Se prentender guardar a sua bateria e utilizar o computador apenas com o adaptador, leia com atenção. Vários estudos comprovam que as baterias Li-Ion se deterioram mais rapidamente quando completamente carregadas ou quando descarregadas, por isso, o ideal é deixar a bateria com 50% de carga, no máximo. Além disso, conserve-as a baixas temperaturas ? mas não no congelador!

Outro mito diz que se deve utilizar o portátil sem a sua bateria para maximizar o seu tempo de vida útil. Embora possa ser benéfico para a bateria, o seu portátil estará mais susceptível a picos de tensão pr

A nova nanobateria pode ser facilmente confundida com um pedaço de papel preto. E não é só na aparência que ela lembra o papel - ela é construída por métodos de impressão, de forma muito semelhante à utilizada para se imprimir uma carta em uma folha de papel A4.

Não é só porque os equipamentos electrónicos são cada vez menores que há necessidade de baterias finas e flexíveis. Novas aplicações, como equipamentos médicos implantáveis e equipamentos com telas flexíveis, que poderão ser enroladas, exigem uma nova tecnologia de armazenamento de energia que os viabilize.

Foi com esse objectivo que os engenheiros do Instituto Politécnico Rensselaer, dos Estados Unidos, desenvolveram a nanobateria de papel. O armazenamento de energia é feito em uma camada de polímero ao qual são incorporados nanotubos de carbono - o material resultante é chamado de nanocompósito. O electrólito é um líquido iónico, uma espécie de sal que não evapora.

A semelhança com o papel não é mera coincidência: mais de 90% da nanobateria é composta de celulose. Mesmo assim ela é completamente integrada - não exige componentes externos - e pode ser fabricada por métodos de impressão.

Engenheiros da Universidade St. Andrews, no Reino Unido, desenvolveram um novo tipo de bateria que utiliza o ar ambiente para substituir um dos componentes químicos utilizados nas baterias de lítio actuais.

A nova "bateria a ar" eleva em até 10 vezes a capacidade de armazenamento de energia em comparação com as baterias actuais e poderá ser mais barata, já que substitui o óxido de lítio por uma estrutura de carbono.

Os pesquisadores esperam ter a bateria pronta para comercialização em cerca de dois anos, o que poderá criar uma nova geração de veículos eléctricos e viabilizar fontes alternativas de energia limpa, como a energia solar e a energia eólica.

Com baterias mais eficientes, a energia captada durante os momentos de ventos fortes e durante o dia poderá ser armazenada para liberação durante a noite, transformando os geradores solares e eólicos em fontes de suprimento contínuo de electricidade.

Cientistas no Canadá  descobriram uma forma de fazer com que as baterias de lítio, que equipam praticamente todos os equipamentos electrónicos portáteis, armazenem até três vezes mais energia do que as actualmente disponíveis no mercado.

As baterias de lítio-enxofre têm suscitado o interesse dos químicos não apenas porque a combinação dos dois elementos alcança densidades de energia muito mais elevadas do que as densidades dos compostos químicos actuais, mas também porque o enxofre é mais barato do que os materiais hoje utilizados nas baterias de íoes de lítio .

Os pesquisadores encontraram uma solução utilizando um material chamado carbono mesoporoso, que possui nanoporos com diâmetro e volume muito uniformes. Eles construíram uma estrutura de bastões de carbono com 6,5 nanômetros de espessura, separados por canais ocos com três a quatro nanômetros de largura. Essas minúsculas fibras de carbono mantêm os espaços ocos abertos, evitando o colapso de toda a arquitectura.

Depois de fundido, o enxofre entra nos nanoporos por força capilar, solidificando-se e formando nanofibras de enxofre. Como o preenchimento dos espaços entre as fibras de carbono é virtualmente perfeito, a área de contato enxofre-carbono é muito grande, permitindo a criação de uma nova bateria com um rendimento excepcional .