O carregamento rápido parece estar em quase todos os lugares. Muitos smartphones podem ser carregados quase vazios até mais de 50% em cerca de meia hora, enquanto alguns carros elétricos O alcance pode adicionar centenas de milhas Durante uma parada rápida de carregamento.
Mas as baterias não são perfeitas; deles A potência diminui com o tempo. Dado que o carregamento rápido fornece mais energia num curto período de tempo, o carregamento rápido danifica a bateria?
Os cientistas dizem que a resposta é sim, mas é mais complicado do que você imagina. O carregamento rápido pode acelerar a degradação de alguns tipos de baterias, mas as baterias modernas são projetadas com proteções para ajudar a limitar os danos.
Como funciona o carregamento rápido?
Bateria recarregável de íon de lítio – O tipo de bateria mais comum No mundo – trabalhe movendo íons de lítio entre dois eletrodos chamados cátodo e ânodo. Durante o carregamento, os íons de lítio viajam pela bateria e são armazenados no ânodo até que a bateria possa ser usada novamente.
A principal diferença entre o carregamento rápido e o carregamento normal é quão rápido Esses íons se movem. Comparado ao carregamento normal, que pode levar horas, Carregamento rápido Pode recarregar uma bateria em uma hora ou menos.
Esta imagem mostra o interior da bateria enquanto os íons de lítio se movem de uma concentração mais alta para uma concentração mais baixa através do circuito.
(Crédito da imagem: Kenna Hughes-Castleberry/Live Science)
“O carregamento regular aplica uma corrente mais baixa, permitindo que os íons de lítio se intercalem lentamente (migrem para orifícios microscópicos) no ânodo, gerando pouco calor e causando estresse mecânico mínimo.” Zhiyuan Xiangum professor associado do Departamento de Engenharia Química e Tecnologia da Universidade Jian Xiaotong, na China, disse ao Live Science por e-mail. “O carregamento rápido aumenta significativamente a corrente (e) a potência para reduzir o tempo de carregamento.”
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(Crédito da imagem: Marilyn Perkins/Futuro)
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Nem todas as baterias são projetadas para carregamento rápido. A capacidade de uma bateria de lidar com altas velocidades de carregamento depende de seus materiais, estrutura interna e sistema de gerenciamento de bateria, explicou Jiang. Bateria de carregamento rápido Frequentemente usando materiais de eletrodo especiais ou eletrodos e eletrólitos mais finos que permitem que os íons de lítio se movam mais facilmente. Os fabricantes podem redesenhar a arquitetura interna da bateria para reduzir a resistência e o acúmulo de calor.
Stanislaw JankowskiUm pesquisador de baterias da Universidade de Oxford comparou o processo ao tráfego que passa por uma cidade.
“Você pode pensar em carregar uma bateria como transportar pessoas pelas ruas, cruzamentos e edifícios”, disse Jankowski ao WordsSideKick.com. “O carregamento rápido é realmente uma questão de quão eficientemente você pode mover todo o tráfego sem causar gargalos”.
Que tipo de dano o carregamento rápido pode causar?
Todas as baterias de íons de lítio perdem capacidade com o tempo, mesmo quando tratadas com cuidado. Mas carregamento rápido Pode acelerar Alguns processos químicos são responsáveis por esse envelhecimento.
A maior preocupação é chamada de processo Revestimento de lítio. Durante o carregamento rápido, os íons de lítio podem não ter tempo suficiente para se estabelecerem adequadamente dentro do ânodo. Em vez disso, algum lítio pode acumular-se como depósitos metálicos na superfície do eletrodo. Estes depósitos podem reduzir a quantidade de lítio disponível para armazenar energia, reduzindo assim a capacidade da bateria. Em casos extremos, o lítio pode formar estruturas semelhantes a agulhas chamados dendritos que perfura os componentes internos da bateria e representa um risco à segurança.
O carregamento rápido pode gerar mais calor. O calor é um subproduto natural da resistência elétrica nas baterias. Quanto mais rápido a bateria carrega, mais calor é gerado.
“Para carregar uma bateria pequena com uma corrente pequena, essa quantidade de calor também será relativamente pequena”, disse Jankowski. “Portanto, não é realmente uma questão de segurança, mas à medida que aumentamos o tamanho da bateria, a quantidade de corrente que consumiremos durante o carregamento e a quantidade de calor aumentarão. E, como resultado, não podemos carregar baterias grandes tão rapidamente, principalmente por causa da margem de segurança.”
Pode causar alta temperatura Acelera reações químicas O que esgota lentamente o conteúdo da bateria. Em alguns casos extremos, o superaquecimento pode fazer com que as baterias inchaço, pegar fogo ou até explodir – conhecido como processo O calor é fugitivo.
Algumas baterias, como as utilizadas em veículos elétricos, possuem um sistema de gerenciamento que as ajuda a carregar com segurança e sem superaquecimento.
(Crédito da imagem: Witthaya Prasongsin via Getty Images)
Felizmente, a maioria dos smartphones, laptops e veículos elétricos modernos possuem sistemas sofisticados de gerenciamento de bateria que monitoram tensão, corrente e temperatura durante o carregamento. É por isso que você pode conseguir um Aviso de calor do seu smartphone se você deixá-lo ao sol. Se a temperatura estiver muito alta, esses sistemas retardam automaticamente o carregamento para proteger a bateria.
Melhores dicas para a vida útil da bateria
Então, qual é a melhor maneira de proteger a bateria durante o carregamento rápido?
Tanto Jankowski quanto Jiang enfatizam que a temperatura é importante. É melhor evitar carregar dispositivos em ambientes quentes, como dentro de um carro estacionado ou sob luz solar direta. Temperaturas extremamente frias também podem ser prejudiciais Porque eles dificultam a movimentação dos íons de lítio pela bateria.
“Idealmente, a faixa de temperatura para carregamento deve estar em torno de 20 a 25 graus Celsius (68 a 77 graus Fahrenheit)”, disse Jankowski. “Então, como uma temperatura confortável para os humanos, certo?”
Os especialistas também recomendam evitar manter dispositivos como laptops conectados constantemente, pois isso pode reduzir o desempenho da bateria. Jiang sugeriu implementar a prática de “carga superficial, descarga superficial”.
“Mantenha a bateria entre 20% e 80% para uso diário”, disse ele. “Não há necessidade de cobrar 100% todas as vezes.”
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