NÃO ARBOR-Lithium-ion baterias estão em todo o lado hoje em dia, usadas em tudo, desde telemóveis e portáteis a ferramentas eléctricas sem fios e veículos eléctricos.
E embora sejam a tecnologia mais amplamente aplicada para armazenamento de energia móvel, há muita confusão entre os utilizadores sobre as melhores formas de prolongar a vida útil das baterias de iões de lítio.
Para ajudar a esclarecer, pesquisadores da Universidade de Michigan analisaram dezenas de trabalhos acadêmicos e manuais de usuário dos fabricantes, bem como informações em sites de apoio ao cliente, para desenvolver uma lista de nove melhores práticas para prolongar a vida útil das baterias de íon-lítio.
Nove chaves para prolongar a vida útil da bateria de iões de lítio. Crédito de imagem: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
“Ao minimizar a exposição às condições que aceleram a degradação, as baterias podem durar mais tempo. E isso tem um impacto ambiental positivo, pois a produção de baterias é uma fonte de emissões de gases de efeito estufa e muitos outros poluentes”, disse o autor do estudo Greg Keoleian, diretor do Centro de Sistemas Sustentáveis da U-M School for Environment and Sustainability.
“Além disso, há incentivos financeiros significativos para os usuários evitarem condições adversas, pois o custo das baterias de íon-lítio pode variar de 5% a mais de 50% do custo de um produto.”
Os resultados da equipe U-M foram publicados em 15 de fevereiro no Journal of Energy Storage.
Muitas das práticas recomendadas estão relacionadas às três principais variáveis que impactam a saúde das baterias: temperatura, estado de carga e corrente.
Aqui estão algumas orientações gerais dos investigadores da U-M para maximizar a vida útil das baterias de iões de lítio, juntamente com algumas recomendações específicas dos fabricantes:
- Evite temperaturas extremas, tanto altas como baixas, ao utilizar ou armazenar baterias de iões de lítio. As temperaturas elevadas podem acelerar a degradação de quase todos os componentes da bateria e podem levar a riscos significativos de segurança, incluindo incêndio ou explosão. Se um portátil ou telemóvel estiver visivelmente quente enquanto está a carregar, desligue-o da tomada. Minimize a exposição a baixas temperaturas, especialmente quando estiver carregando.
Para veículos elétricos, quase todos os fabricantes incluem avisos sobre altas temperaturas em seus manuais de proprietário. Alguns deles aconselham estacionar na sombra e manter o veículo ligado durante o tempo quente, permitindo assim que o sistema de arrefecimento da bateria funcione conforme necessário. Também é recomendado ligar o veículo à tomada em tempo frio, para que o sistema de aquecimento da bateria possa funcionar com energia da rede elétrica.
- li>Minimizar a quantidade de tempo que a bateria gasta com 100% ou 0% de carga. Tanto as baterias com “estados de carga” extremamente altos como baixos. Considere usar uma carga parcial que restaura a bateria para 80% SoC, ao invés de 100%. Se isso não for possível, então desconecte o aparelho assim que ele atingir 100%.
Samsung e LG sugerem que seus telefones devem ser recarregados quando atingirem um estado de carga de 20%. Nokia e Sony mencionam possíveis danos aos seus telefones se o aparelho for deixado carregado após atingir 100%.
Tips for extending lithium-ion battery lifetime in laptops. Crédito da imagem: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
Na maioria dos laptops, um sistema interno de gerenciamento de bateria deixará de carregar assim que o dispositivo atingir 100% de carga, e não retomará o carregamento até que o laptop atinja 95% de SoC. Mesmo assim, muitos fabricantes de laptops advertem contra deixar o computador conectado depois que ele tiver completado o carregamento.
- Usar “carregadores rápidos” é conveniente, mas degradará uma bateria de íon-lítio mais rapidamente do que o carregamento padrão. Descarregar uma bateria muito rapidamente também leva à degradação da bateria, através de muitos dos mesmos mecanismos. Para telemóveis e portáteis, baixar o brilho da tela, desligar serviços de localização e abandonar aplicações de alta potência pode ajudar a diminuir a taxa de descarga.
- Evite o uso ou armazenamento de baterias de iões de lítio em ambientes de alta humidade, e e evite danos mecânicos como punções.
li>alguns fabricantes de ferramentas eléctricas sem fios aconselham os utilizadores a não guardar as baterias no carregador, enquanto outros advertem contra o descarregamento total da bateria. Alguns recomendam uma temperatura ambiente mínima de 32 F ao carregar a bateria, e um máximo de 104 graus.
Uma célula de bateria consiste num eléctrodo positivo (cátodo), um eléctrodo negativo (ânodo) e um electrólito que reage com cada eléctrodo. As baterias de iões de lítio degradam-se inevitavelmente com o tempo e a utilização. Quase todos os componentes são afetados, incluindo o ânodo, catodo, eletrólito, separador e coletores de corrente.
Existem duas formas principais de degradação das baterias: desbotamento da capacidade e desbotamento da energia. O desbotamento da capacidade é uma diminuição na quantidade de energia que uma bateria pode armazenar, e o desbotamento da energia é uma diminuição na quantidade de energia que ela fornece.
O prolongamento da vida útil da bateria diminui os custos e os encargos ambientais associados à produção de novas baterias – incluindo o consumo de material, os impactos da mineração e as emissões de gases de efeito estufa – assim como o descarte de baterias usadas.
“Como as indústrias de eletrônica móvel e EV continuam a crescer, mesmo pequenas melhorias no prolongamento da vida útil terão benefícios ambientais significativos”, escreveram os autores do artigo do Journal of Energy Storage.
Além da literatura acadêmica que analisaram, os pesquisadores pesquisaram informações disponíveis publicamente dos fabricantes, procurando instruções, orientações, avisos ou dicas sobre o uso e manutenção de baterias de íons de lítio.
As empresas incluem 10 fabricantes de celulares (Apple, Google, HTC, Huawei, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony e ZTE), 10 fabricantes de laptops (Acer, Apple, ASUS, Dell, HP, Lenovo, LG, Microsoft, Samsung e Toshiba), quatro fabricantes de ferramentas elétricas (Bosch, DeWalt, Makita e Milwaukee Tool), e 10 fabricantes de veículos elétricos (BMW, Chevrolet, Ford, Fiat, Honda, Hyundai, Kia, Mercedes-Benz, Nissan e Tesla).
Os autores do Journal of Energy Storage paper, além da Keoleian, são Maxwell Woody, Maryam Arbabzadeh e Geoffrey Lewis do U-M Center for Sustainable Systems e Anna Stefanopoulou do U-M Energy Institute.
O trabalho foi apoiado pela Responsible Battery Coalition, uma coalizão de empresas, acadêmicos e organizações comprometidas com a gestão responsável das baterias de hoje e de amanhã.
“À medida que a nação e o mundo mudam para economias alimentadas por baterias, é fundamental que prolonguemos a vida útil de todos os tipos de baterias, particularmente as de nossos carros e caminhões”, disse Steve Christensen, diretor executivo da Coalizão de Baterias Responsáveis.
“Este trabalho de uma instituição de pesquisa tão respeitada como a Universidade de Michigan é um primeiro passo importante para criar uma mudança geracional na forma como os consumidores usam e tratam as baterias”.