Por que você não deve usar sua bateria até o final da carga

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/04/2025

Mudanças estruturais irreversíveis foram observadas na superfície do eletrodo após 150 ciclos de carga/descarga dentro da faixa de tensão na qual ocorre a reação de quase conversão.
[Imagem: POSTECH]

Reação de quase conversão

Engenheiros coreanos deram uma demonstração cabal do porquê você não deve usar a bateria dos seus aparelhos eletroeletrônicos até o fim da carga.

Seungyun Jeon e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Pohang descobriram um mecanismo de degradação nunca antes documentado, que ocorre durante o uso das baterias de íons de lítio até próximo do esgotamento de sua carga.

As baterias de íons de lítio, incluindo as usadas nos celulares e nos veículos elétricos, tipicamente usam cátodos ternários feitos de uma liga de níquel-manganês-cobalto (NMC). Para reduzir os custos, a indústria tem aumentado o teor de níquel, minimizando o uso de cobalto, que é muito mais caro.

No entanto, um teor maior de níquel tende a encurtar o ciclo de vida geral da bateria. O que não se sabia é que isso pode ficar ainda pior caso a bateria seja usada até o final de sua carga.

Jeon descobriu que, quando uma bateria é usada por longos períodos sem recarga, ocorre na superfície do cátodo um fenômeno conhecido como "reação de quase conversão". Durante essa reação, o oxigênio escapa da superfície e se combina com o lítio, formando óxido de lítio (Li₂O) durante o uso da bateria, particularmente quando sua tensão está em torno de 3,0 V. Esse composto reage ainda mais com o eletrólito, gerando gás e acelerando a degradação da bateria, a ponto de fazê-la inchar.

A reação de quase conversão teve efeitos mais severos nas baterias com cátodos com níveis mais altos de níquel em sua composição. Mais importante, quando as baterias são usadas até que a maior parte de sua capacidade esteja esgotada, os efeitos do processo de degradação, incluindo o inchaço da bateria, tornam-se cada vez mais pronunciados.

Reação de quasiconversão, a responsável por detonar a vida útil das baterias que vão até o fim da carga.
[Imagem: Seungyun Jeon et al. - 10.1002/aenm.202404193]

Não use sua bateria até o fim da carga

Embora seja difícil convencer a indústria a voltar à composição anterior de cobalto, os pesquisadores confirmaram que os consumidores podem contar com um método simples para se defender da degradação acelerada das suas baterias.

A equipe estendeu significativamente a vida útil das baterias otimizando seu uso, particularmente evitando a descarga total. Em experimentos com baterias de alto níquel (contendo mais de 90% de níquel), aquelas descarregadas profundamente o suficiente para desencadear a reação de quase conversão retiveram apenas 3,8% de sua capacidade após 250 ciclos, enquanto baterias com uso controlado mantiveram 73,4% de sua capacidade mesmo após 300 ciclos.

"O impacto do descarregamento, o processo real de uso de uma bateria, foi amplamente ignorado até agora. Esta pesquisa apresenta uma direção importante para o desenvolvimento de baterias mais duradouras," disse o professor Jihyun Hong, coordenador da equipe.

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