Já fora de carga - mais uma vez ?! fizkes / Shutterstock.com

Por que as baterias morrem? E por que eles só podem ser recarregados tantas vezes antes que não tenham uma carga útil? Meu filho me perguntou sobre anos atrás, quando seu carro de brinquedo parou de se mover, imaginando o que ele chamava de "bateria eterna". E essa mesma pergunta provavelmente passou pela cabeça de cada usuário de celular tentando enviar um último texto antes a tela pisca.

Pesquisa, como a minha, continua ao redor do mundo para fazer baterias que carregam mais rápido, duram mais e podem ser recarregadas e descarregadas muito mais vezes do que hoje. Mas, tanto quanto você e eu gostaríamos, é impossível fazer uma bateria verdadeiramente duradoura. Eu ensinei termodinâmica por mais de 30 anos. Até agora, não há nada que sugira que possamos quebrar as leis fundamentais da ciência para obter essa bateria indescritível.

Os cientistas e engenheiros da bateria chamam o principal problema de “capacidade de enfraquecer”. Pessoas comuns se perguntam sobre isso com perguntas como “Por que minha bateria não carrega uma carga?” E reclamações como: “Eu acabei de recarregar essa coisa e já saiu de novo!”

É um resultado do segunda lei da termodinâmica, que afirma que sempre que algum processo real acontece, ele cria uma certa quantidade de energia desperdiçada ao longo do caminho que nunca pode ser recuperada. Sempre que uma bateria é carregada ou descarregada, há um pouco de energia desperdiçada - um pouco de capacidade desperdiçada na bateria que não pode ser recuperada.

Para imaginar como isso funciona, pense no uso da bateria, como a transferência de água entre duas xícaras. Usar uma bateria é como esvaziar a água de um copo para o outro, e carregar a bateria envolve despejar a água de volta no primeiro copo. Mesmo se você fizer isso uma ou duas vezes sem derramar uma gota, sempre há apenas um pouquinho sobrando em cada xícara que você não pode derramar.

Há sempre pelo menos um pouco de sobra

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Agora imagine-se indo e voltando centenas ou até milhares de vezes durante um período de dois ou três anos (para uma bateria de celular) ou 10 para 20 anos (para um carro elétrico). Com o tempo, todos os milhares de pequenas e grandes coisas que dão errado somam um pouco de água perdida. Até derramar uma gota quase invisível - digamos um décimo de mililitro - soma-se a um litro inteiro, se acontecer nos tempos 10,000. Isso nem inclui a possibilidade de uma xícara falhar de alguma forma que perde ainda mais água - como provocar um vazamento ou aquecer e causar evaporação.

Assim como a água inevitavelmente desaparece ao passar de uma xícara para outra, é necessária mais energia para carregar a bateria do que ela realmente armazena, e menos energia sai do que é armazenada nela. A proporção de energia desperdiçada para energia armazenada aumenta com o tempo.

De fato, quanto mais você usa uma bateria, mais energia é desperdiçada, e quanto mais cedo a bateria chegará a um ponto em que ela está morta e não pode ser recarregada de forma útil. Eu e os outros estudando formas de ter esses ciclos de recarga de descarga funcionando mais suavemente para reduzir a quantidade de resíduos, mas a segunda lei da termodinâmica sempre garantirá que não há como se livrar dela completamente.

Sobre o autor

Steve W. Martin, professor de Ciência e Engenharia de Materiais, Iowa State University

Este artigo foi originalmente publicado em A Conversação. Leia o artigo original.

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