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Energia

Carregamento sem fios pode reduzir vida útil da bateria do celular

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/06/2019

Carregamento sem fios reduz vida útil da bateria dos celulares
Os três modos testados: (a) carregamento plugado à rede; (b) carregamento indutivo alinhado e (c) carregamento indutivo desalinhado.
[Imagem: Loveridge et al. - 10.1021/acsenergylett.9b00663]

Carregamento indutivo

O modo como você recarrega o seu celular - pelo carregador comum, ligado à tomada, ou pelo carregamento indutivo, sem fios - pode mudar a expectativa de vida de sua bateria.

Esta é a conclusão de Melanie Loveridge e colegas da Universidade de Warwick, no Reino Unido, que compararam três modos de carregamento do celular, dois deles envolvendo o carregamento sem fios.

O carregamento indutivo permite que uma fonte de energia transmita eletricidade através de um espaço de ar, sem o uso de fios de conexão.

A inclusão de bobinas de carregamento indutivo em vários modelos mais recentes de telefones celulares levou ao aumento rápido da adoção da tecnologia. Em 2017, fabricantes de automóveis anunciaram a inclusão de consoles dentro de 15 modelos para carregar indutivamente dispositivos eletrônicos de consumo, incluindo os celulares - e em uma escala muito maior, várias empresas estão considerando a possibilidade de carregar baterias de veículos elétricos dessa mesma maneira.

O problema é que esse modo de carregamento gera uma grande quantidade de calor indesejado, o que prejudica a bateria, diminuindo sua vida útil.

São várias as fontes de geração de calor associadas a qualquer sistema de carregamento indutivo - tanto no carregador quanto no aparelho que está sendo carregado. Esse aquecimento adicional é agravado pelo fato de que o aparelho e a base de carga ficam em contato físico, o que significa que qualquer calor gerado em um deles é transferido para o outro por simples condução e convecção térmica.

Nos celulares, a bobina que recebe a energia fica junto à tampa traseira do telefone, ao lado da bateria e de tudo o mais, o que limita a possibilidade de dissipação do calor gerado dentro do telefone ou o proteja do calor vindo do exterior.

Carregamento sem fios reduz vida útil da bateria dos celulares
A vida útil de uma bateria é estreitamente relacionada à temperatura em que ela opera.
[Imagem: Loveridge et al. - 10.1021/acsenergylett.9b00663]

Baterias e temperatura

As baterias de íons de lítio são dispositivos químicos, e a regra prática - ou, mais tecnicamente, a equação de Arrhenuis - estabelece que, para a maioria das reações químicas, a taxa de reação dobra a cada 10° C de aumento de temperatura.

Em uma bateria, as reações indesejadas que podem ocorrer incluem a taxa de crescimento acelerado de filmes passivantes (um revestimento inerte fino tornando a superfície subjacente não reativa) nos eletrodos da célula. Isso ocorre por meio de reações redox, que aumentam irreversivelmente a resistência interna da célula, resultando em degradação no desempenho e, em última instância, em falha.

Um problema adicional encontrado pelos pesquisadores ocorre quando a bobina do aparelho que está sendo carregado não está perfeitamente alinhada com a bobina do carregador - os resultados são ainda piores, com maior geração de calor.

Embora os fabricantes alertem contra falhas catastróficas - explosões, por exemplo - em temperaturas operacionais acima dos 50 ou 60º C, uma bateria de íons de lítio com uma temperatura superior a 30 ºC é tipicamente considerada em temperatura elevada, expondo a bateria ao risco de uma vida útil mais curta, dizem os pesquisadores.

Assim, embora equipe não tenha estabelecido quanto de vida útil a bateria do seu celular irá perder em cada caso - o que exigiria observações de longo prazo e uma grande quantidade de aparelhos, para se estabelecer uma média -, o recado é bem claro: o celular aquece com o carregamento indutivo, e bateria e temperaturas elevadas não se dão.

Carregamento sem fios reduz vida útil da bateria dos celulares
O alinhamento entre as bobinas do aparelho e do carregador é essencial para uma maior eficiência do carregamento sem fios.
[Imagem: Loveridge et al. - 10.1021/acsenergylett.9b00663]

Carregamento e redução da vida útil da bateria

No caso do telefone carregado com o carregador plugado na rede elétrica convencional, a temperatura média máxima atingida dentro de 3 horas de carregamento não excedeu 27° C, partindo de uma temperatura ambiente de 25° C.

Em contraste, com o telefone sendo carregado por carregamento indutivo alinhado, a temperatura atingiu um pico a 30,5° C, que se reduziu gradualmente durante a segunda metade do período de carregamento.

No caso de carregamento indutivo desalinhado, o pico de temperatura foi de magnitude similar (30,5º C), mas esta temperatura foi alcançada mais cedo e persistiu por muito mais tempo neste nível (125 minutos, versus 55 minutos para o carregamento corretamente alinhado).

A temperatura média máxima da base de carregamento durante o carregamento sob desalinhamento atingiu 35,3° C, dois graus acima da temperatura detectada quando o telefone estava alinhado, que atingiu 33° C. Isso sinaliza a deterioração na eficiência do sistema, com geração adicional de calor atribuível a perdas de energia e correntes parasitas.

Também digno de nota foi o fato de que a potência máxima de entrada na base de carregamento foi maior no teste em que o telefone estava desalinhado (11W) do que com o telefone bem alinhado (9,5 W).

A conclusão da equipe é que o carregamento indutivo, embora conveniente, provavelmente levará a uma redução na vida útil da bateria do celular. Para muitos usuários, essa degradação pode ser um preço aceitável para a conveniência, mas para aqueles que desejam aproveitar a vida útil mais longa do telefone, o carregamento via cabo ainda é recomendado.

Bibliografia:

Artigo: Temperature Considerations for Charging Li-Ion Batteries: Inductive versus Mains Charging Modes for Portable Electronic Devices
Autores: Melanie J. Loveridge, Chaou C. Tan, Faduma M. Maddar, Guillaume Remy, Mike Abbott, Shaun Dixon, Richard McMahon, Ollie Curnick, Mark Ellis, Mike Lain, Anup Barai, Mark Amor-Segan, Rohit Bhagat, Dave Greenwood
Revista: ACS Energy Letters
Vol.: 4, 5, 1086-1091
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00663






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