Baterias: por que elas duram tão pouco?

O Boeing 787 é o avião comercial mais sofisticado de todos os tempos. Sua criação levou sete anos, consumiu US$ 32 bilhões e exigiu o trabalho de 46 empresas, além da própria Boeing. O resultado é uma maravilha de engenharia, com 2,3 milhões de peças. Mas apenas uma foi suficiente para desmontar todo o projeto – e fazer com que o 787 ficasse proibido de voar, em qualquer lugar do mundo, durante três meses e meio. A culpa não era das turbinas ou dos computadores de bordo. Era de algo bem prosaico: a bateria, que começou a dar problemas (em quatro casos, pegou fogo). É que a Boeing tinha decidido usar baterias de lítio, como as presentes em nossos celulares, tablets e notebooks, para alimentar os sistemas elétricos do avião. O problema foi corrigido, e hoje o 787 voa tranquilamente. Mas o caso mostra bem o papel das baterias no mundo tecnológico. Elas são o ponto fraco. Vivem nos deixando na mão. Quantas vezes o seu celular pifou na rua – ou você ouviu dizer que os carros elétricos ainda não “pegaram” porque as baterias são muito fracas?

Elas estão sempre aquém do ideal. Muito aquém, na verdade. A cada 18 meses, os chips de computador dobram de velocidade. Esse fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1965 por Gordon Moore, então presidente da Intel, e ficou conhecido como Lei de Moore. Já as baterias… Nesse mesmo período, sua capacidade aumenta apenas 7%. Isso significa que elas levam 20 anos para alcançar a mesma evolução que os chips têm em um ano e meio. Mas por que é assim, afinal?

Os chips melhoram rápido porque podem ser miniaturizados. Na CPU do seu computador, há bilhões de transistores – espremidos no espaço de um selo. Com as baterias, não é assim. Elas funcionam graças a reações entre elementos químicos – que não podem ser miniaturizados. O material de que a bateria é feita tem determinada capacidade de reter energia – e não há muito que possamos fazer para melhorar. “Isso é determinado pela natureza”, resume Winfried Wilcke, diretor de pesquisas em nanotecnologia e energia da IBM. As baterias só dão saltos quando a ciência descobre novos materiais ou novos processos químicos. E isso acontece bem raramente.

A bateria (termo emprestado da terminologia militar, como em “bateria de canhões”) foi inventada pelo italiano Alessandro Volta, em 1800. Cinquenta e nove anos depois, o francês Raymond Gaston Planté inovou. Usou dois pedaços de chumbo, os polos, mergulhados numa mistura de ácido sulfúrico e água. Quando a bateria era ligada, elétrons escapavam do polo negativo, que se oxidava, e iam em direção ao polo positivo, que liberava oxigênio. Ou seja: formava-se uma corrente elétrica. Só que os materiais iam se desgastando, até que a bateria pifava. Planté teve a ideia de fazer o contrário, ou seja, dar um choque elétrico nela – e descobriu que ficava boa de novo. Nascia a primeira bateria recarregável.

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Elas começaram a ser utilizadas para alimentar luzes ferroviárias, faróis marítimos e em carros elétricos primitivos. As baterias de chumbo-ácido são resistentes, e até hoje essa tecnologia é usada em carros e barcos. Ela tem um grande defeito: as baterias são muito grandes e pesadas. Esse problema começou a ser resolvido em 1899, quando o inventor sueco Waldemar Jungner criou uma versão em que o polo negativo era de cádmio, e o positivo era de níquel. Nascia a bateria de níquel-cádmio (NiCd). Ela ganhou popularidade nos anos 1940, com o surgimento do walkie-talkie: um rádio portátil que os soldados americanos usavam para se comunicar no front. Depois da Segunda Guerra, a bonança vivida pelos EUA turbinou o mercado de eletrônicos. Surgiu uma infinidade de relógios, telefones, brinquedos e gadgets, muitos deles alimentados por baterias de NiCd. Mas elas tinham dois grandes problemas.

O primeiro é que o cádmio é altamente tóxico. As baterias de NiCd podem contaminar rios e solo, e por isso seu uso foi restringido em diversos países. Na União Europeia, por exemplo, estão banidas desde 2008. O outro problema é o chamado “efeito memória”. Era preciso descarregar totalmente a bateria de NiCd antes de recarregá-la. Do contrário, a bateria estragava. Se você usasse 50% da energia dela, por exemplo, e aí tentasse recarregá-la, ela desenvolvia uma “memória” – ficava viciada e, dali em diante, só recarregava pela metade.