Por que as baterias de íon de lítio explodem?

Embora as baterias de íons de lítio sejam, no todo, incrivelmente seguras, elas ocasionalmente pegam fogo ou explodem. Quando isso acontece, como acontece com o fiasco Galaxy Note 7 da Samsung ou com o recall mais recente de laptops da HP, é sempre uma grande notícia. Então, o que está acontecendo e por que as baterias às vezes saem com um estrondo? Vamos descobrir.

Baterias recarregáveis de íons de lítio - o tipo de bateria que está dentro do seu laptop, telefone, tablet e praticamente todos os outros dispositivos modernos que você possui, bem como carros elétricos e aviões - são responsáveis pela revolução dos dispositivos portáteis. Sem baterias de lítio, eu 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 iões de lítio?

Para entender por que as baterias de íons de lítio às vezes falham, você precisa saber o que está acontecendo sob o capô. Dentro de cada bateria de íons de lítio, há dois eletrodos - o cátodo carregado positivamente e o anodo carregado negativamente - separados por uma fina camada de plástico “microperfurado” que impede que os dois eletrodos se toquem. Quando você carrega uma bateria de íons de lítio, os íons de lítio são empurrados pela eletricidade do cátodo, pelas microperfurações no separador e por um fluido eletricamente condutor, e até o ânodo. Quando a bateria descarrega, o inverso acontece com os íons de lítio fluindo do anodo em direção ao catodo. 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 íons de lítio. As baterias em carros elétricos e aviões podem ter centenas de células.

O que faz uma bateria de íons de lítio explodir?

A única coisa que torna as baterias de íons de lítio tão úteis é o que também lhes dá a capacidade de pegar fogo ou explodir. O lítio é muito bom para armazenar energia. Quando é liberado como um gotejamento, ele liga seu telefone o dia todo. Quando é lançado de uma só vez, a bateria pode explodir.

Esta bateria de íons de lítio de um Boeing 787 da Japan Airlines pegou fogo em 2013.

A maioria dos incêndios e explosões de baterias de íons de lítio se resume 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 várias razões pelas quais o separador pode falhar:

Design defeituoso 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 expandia um pouco à medida que era carregada, os eletrodos dobravam e causavam um curto-circuito. Mesmo uma bateria bem projetada pode falhar se o controle de qualidade não for mantido o suficiente ou se houver algum defeito na fabricação.
Fatores externos: Calor extremo é quase garantido para causar uma falha. Baterias deixadas muito perto de uma fonte de calor - ou presas em um incêndio - são conhecidas por explodir. Outro fator externo pode fazer com que uma bateria de lítio também falhe. Se você deixar o telefone muito pesado (ou muitas vezes), há uma chance de danificar o separador e fazer com que os eletrodos toquem. Se você furar a bateria (por acidente ou deliberadamente), então você quase certamente causará um curto-circuito.

Problemas do carregador: Um carregador mal feito ou mal isolado também pode danificar uma bateria de iões de lítio. Se o carregador estiver curto ou gerar calor perto da bateria, poderá causar danos suficientes para causar falhas. É por isso que recomendamos o uso apenas de carregadores oficiais (ou, no mínimo, de terceiros de alta qualidade de marcas conceituadas). As baterias de íons de lítio têm proteções embutidas para impedir que elas sobrecarreguem. Embora seja muito raro, se estas precauções de segurança falharem, a sobrecarga é uma boa maneira de superaquecer uma bateria..
Fugitivo Térmico e Múltiplas Células: 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 de bateria precisa falhar para que a bateria inteira seja usada. Uma vez que uma célula superaquece, você obtém um efeito dominó chamado “fuga térmica”. Para baterias com centenas de células - como aquelas do Tesla Model S-thermal runaway tem o potencial de ser um problema realmente grande..

Mesmo que examinar por que a bateria às vezes falhe apresente uma imagem assustadora, as baterias de íon de lítio são uma tecnologia segura e madura. O fato de ser sempre novidade quando uma bateria explode inesperadamente mostra quão raro é um evento dessas grandes falhas. Os fabricantes de baterias colocam muitas salvaguardas para evitar que as baterias falhem, ou pelo menos mitigam os danos que uma falha pode causar.

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