Do celular ao Prêmio Nobel, bateria de íon-lítio segue em evolução

Celebrada na Química e alvo de reclamação de usuários, tecnologia é vital em smartphones; melhorias dependem de novos materiais

Bruno Capelas e Bruno Romani - O Estado de S. Paulo

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Bateria de íon-lítio: vital para o celular, mas sempre alvo de queixas Foto: iFixit/Handout

Todo ano, a Academia Real de Ciências da Suécia entrega o Prêmio Nobel aos responsáveis por avanços extraordinários em ciências. Para muita gente, é difícil entender o que são essas descobertas – e que diferença elas fazem. Não foi o caso em 2019. Revelado na última quarta-feira, o Nobel de Química premiou uma invenção que está no bolso de qualquer pessoa: a bateria de íon-lítio, usada nos smartphones – e bastante criticada por acabar antes do fim do dia. 

Não é culpa da ciência: criada a partir das pesquisas de cientistas como Stanley Whittingham, John Goodenough e Akira Yoshino, consagrados pelo Nobel, a bateria de íon-lítio é usada em dispositivos portáteis por conseguir levar bastante energia em pouco espaço e peso. “A vantagem do lítio é que ele é muito leve e tem alta tensão (3,7V)”, diz Gerhard Ett, professor de engenharia do Centro Universitário FEI. 

Concebida durante os anos 1970 e 1980, a bateria de íon-lítio só começou a ser usada comercialmente na virada do século 21. Se para quem sofre com o celular sem carga pode haver a sensação de que a bateria nunca parece ser suficiente, a verdade é que o componente já teve diversos avanços. 

“A tecnologia evoluiu, mas o celular também consome cada vez mais energia. Quem pensava em ver um vídeo no smartphone há dez anos?”, diz Ett, da FEI. É fácil perceber a evolução: lançado em 2009, o primeiro Samsung Galaxy S tinha bateria de 1.500 miliAmpére/hora (mAh). Dez anos depois, o Galaxy S10 suporta até 3.400 mAh. A diferença também está no que cada aparelho pode fazer. O S10, com câmera três lentes e conectividade 4G, é bem mais poderoso que seu “vovô”. 

Hoje, a bateria é o quinto maior fator de decisão na compra de um smartphone para os brasileiros – é o que aponta pesquisa da consultoria IDC Brasil, feita em julho com mais de 1,2 mil usuários. À frente dela, aspectos como câmera, armazenamento interno, preço e resolução das telas levam a melhor. “Claramente, a bateria é um assunto importante, mas não é um fator de venda tão ‘sexy’ quanto a câmera. Não é algo que o usuário possa se orgulhar na frente dos amigos, como acontece com a câmera", diz Reinaldo Sakis, gerente de pesquisas e consultoria da IDC. 

Evolução é contínua, mas imperceptível para usuários

Segundo especialistas ouvidos pelo Estado, a bateria do celular hoje é bem diferente da proposta por Yoshino. Além da mudança nos materiais dos polos, houve a introdução de polímeros como material do eletrólito – antes, era uma solução de sais de lítio. O modelo atual é conhecido como íon-polímero. 

Do nobel ao futuro

A substituição vai além da troca de nomes complexos. O primeiro resultado é uma bateria mais fina – fator que permitiu que a indústria deixasse os “tijolões” para trás. Além da vantagem visual e ergonômica, a mudança permitiu armazenar mais energia no mesmo espaço. Outra melhoria é que as peças também se tornaram mais moldáveis, podendo ser ajustadas ao design dos produtos.

"Um notebook de 15 anos atrás tinha células em formato de pilha e os fabricantes tinham que adequar seu design ao desenho da bateria”, diz Renato Franzin, professor da Escola Politécnica da USP. “Hoje, é o contrário: a bateria pode ser construída da forma que melhor se adequar ao produto.”

Fabricantes adotaram truques para 'maximizar' bateria

Isso significa que seria possível construir uma bateria de smartphone capaz de durar por semanas. Mas esse esforço resultaria num um celular espesso e pesado. Neste ano, a fabricante de pilhas Energizer chegou a mostrar um conceito assim: o Energizer Power Max P18e, um celular com 18 mil miliAmpére/hora (mAh) e 1,8 centímetros de espessura. 

Não é preciso nem dizer que um celular de quase dois centímetros de espessura fica desajeitado na mão. Há ainda o fator custo. “Há um teto que as fabricantes aceitam pagar”, diz Ett, da FEI. E ele não é alto: segundo estimativa feita pelo site TechInsights, a bateria do iPhone 11 Pro Max custa cerca de US$ 10,50. 

Isso não quer dizer que a indústria não tenha recorrido a truques para manter o celular do usuário ligado por mais tempo. Um deles é apostar em softwares: com ajuda de recursos de inteligência artificial, o telefone pode detectar rotinas de uso e otimizar a bateria. Ele “sabe”, por exemplo, quando está no bolso do usuário e não precisa de tanta energia. 

Outra saída é eliminar partes do aparelho para dar mais espaço à bateria. Cada milímetro conta. Foi o que diversas fabricantes, como Apple e Motorola, fizeram ao se livrar da entrada convencional de fones de ouvido, de 3,5 milímetros, nos últimos anos. 

E a bateria do futuro, como será?

Provavelmente, a bateria do futuro não será de íon-lítio ou íon-polímero, mas de outros materiais. Mas é algo a longo prazo. “Para uma nova ideia de bateria sair da prancheta, entre a pesquisa e o mercado, demora entre 5 e 10 anos”, afirma Maria de Fátima Rosolem, pesquisadora do assunto no Centro de Pesquisa e Desenvolvimento (CPQD). 

As principais pesquisas a curto prazo se concentram na busca por novos materiais para o eletrólito, como microcerâmica e metais sólidos. “Elas serão mais finas e estáveis do que as atuais, além de permitirem flexibilidade”, explica Maria de Fátima. Outras possibilidades são as baterias de lítio-ar e de grafeno, com novos materiais para os polos, capazes de trazer mais densidade energética e flexibilidade. Trata-se, porém, de algo que está longe de chegar ao mercado.

Substituir o lítio não significa só fazer o celular ficar ligado – é também uma questão ecológica. Além de ser finito, o lítio gera emissões de poluentes na atmosfera ao ser extraído da natureza. Quando uma bateria não é mais útil, ela também vira lixo difícil de se descartar – trata-se de um material corrosivo, inflamável e explosivo. “Quando os carros elétricos chegarem, esse problema vai se multiplicar por cem”, afirma o professor da USP. “É algo que vai dar muito pano para manga no futuro.”

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