Essas tecnologias de bateria podem mudar os smartphones para sempre

Prometo que este não é outro artigo alegando que uma revolução da bateria está espreitando ao virar da esquina. Nós lemos isso há mais de uma década, mas os smartphones ainda dependem da boa e velha tecnologia de íons de lítio, que existe desde os anos 90 — para os curiosos, uma bateria de íons de lítio opcional estava disponível para o Motorola StarTAC em 1996.

Mas você está aqui para ler sobre inovação, não é? Bem, boas notícias: vários avanços no campo sugerem que os smartphones com a melhor duração de bateria de todos os tempos podem estar chegando em breve — não amanhã, é claro, mas um impacto até o final da década é possível. E para tornar as coisas mais interessantes, vamos lançar luz sobre a tecnologia que provavelmente não produzirá mais do que manchetes.

Como funcionam as baterias e como melhorá-las

Um flashback da física do ensino médio

Como você deve se lembrar do ensino médio, você pode fazer uma bateria rudimentar colocando pedaços de zinco e cobre em um limão. O zinco é seu ânodo, e o cobre é seu cátodo — o primeiro fornece elétrons enquanto o último os consome. Enquanto isso, o ácido no limão atua como um eletrólito, o meio pelo qual os íons fluem.

Claro, baterias modernas usam produtos químicos muito mais potentes, mas os fundamentos são idênticos. Substituir os principais componentes por alternativas melhores é o que os pesquisadores fazem para desenvolver baterias que carregam mais rápido, duram mais e são, no geral, mais seguras. Além disso, soluções estão sendo criadas para tornar as baterias não apenas mais fáceis e baratas de produzir em escala, mas também menos dependentes de recursos raros e problemáticos.

Novas tecnologias de bateria que você poderá ver em telefones em breve

Baterias de estado sólido

Enquanto uma bateria de íons de lítio tradicional contém um eletrólito líquido ou gel, uma bateria de estado sólido usa, você adivinhou, uma alternativa sólida.

Há várias combinações químicas em desenvolvimento por várias empresas. A empresa japonesa TDK e a QuantumScape, sediada nos EUA, contam com um ânodo à base de lítio e um eletrólito de óxido cerâmico, enquanto a Toyota e a Solid Power, sediada no Colorado, estão trabalhando com um à base de sulfeto. Em qualquer caso, o resultado prometido é uma bateria mais segura, com maior densidade de energia e capacidades de carregamento mais rápidas em comparação com íons de lítio.

Em 2023, a Xiaomi relatou um ganho de capacidade de 33% ao substituir o pacote de 4.500 mAh em um telefone Xiaomi 13 por uma bateria de estado sólido de 6.000 mAh. A célula da Xiaomi continha mais de 1000 Wh por litro de volume, o que é um salto considerável dos 300 a 700 Wh/l típicos para baterias de íons de lítio. Para referência, mesmo os melhores telefones Android raramente excedem 5.000 mAh, embora telefones como o OnePlus Open 2 possam mudar isso.

Anunciada em junho de 2024, a mais recente tecnologia de bateria de estado sólido da TDK ostenta uma densidade de energia semelhante e pode em breve encontrar uso em dispositivos vestíveis, como fones de ouvido sem fio e smartwatches. A produção de baterias de estado sólido para o mercado de EV começou no início de 2024, pioneira pela empresa taiwanesa ProLogium, com nomes como Toyota e Samsung SDI planejando iniciar a produção em massa em 2027.

Baterias de estado sólido vêm com um conjunto de desafios, no entanto. Por exemplo, o eletrólito de óxido cerâmico torna as células difíceis de fabricar, então o produto final é caro e impraticável de implementar em um produto de mercado de massa.

A alternativa de eletrólito de sulfeto é mais barata, mas pode formar dendritos — crescimentos de lítio dentro da célula — que podem causar falha catastrófica. Ainda assim, as previsões dizem que baterias de estado sólido estarão em tecnologia que podemos comprar até o final da década.

Baterias de ânodo de silício

Este tipo de bateria se baseia nos princípios de funcionamento das baterias de íons de lítio, mas substitui o ânodo de carbono/grafite comumente usado por um de silício. Isso tem o potencial teórico de aumentar a densidade de energia da bateria drasticamente — até 10 vezes em comparação ao grafite.

Infelizmente, um ânodo todo de silício se expande conforme absorve elétrons, o que pode rapidamente levar a danos permanentes. É por isso que as empresas que estão experimentando a tecnologia estão procurando um ponto ideal — um ânodo composto contendo silício suficiente para melhorar o desempenho sem comprometer a confiabilidade.

A Huawei é uma dessas empresas, e seu Huawei Mate X5 dobrável tem uma bateria de 5.060mAh incorporando a tecnologia. A Honor também já usa baterias de silício-carbono, alegando um aumento de capacidade de 12,8% em seu Honor Magic5 Pro.

Baterias de lítio-enxofre

As matérias-primas das baterias de íons de lítio não são todas fáceis de obter. Grafite de grau de bateria para o ânodo é raro, e a mineração de cobalto é cercada de controvérsia. As baterias de lítio-enxofre eliminam esses materiais, o que as torna uma alternativa potencialmente mais barata e ecologicamente correta. Elas também prometem maior densidade de energia e podem ser muito mais leves em comparação.

Até agora, as baterias de lítio-enxofre têm sofrido com baixa longevidade causada pela degradação do cátodo. No entanto, a empresa norte-americana Zeta Energy parece ter resolvido o problema ao desenvolver uma bateria capaz de suportar 2000 ciclos de carga-descarga. O primeiro lote de baterias de lítio-enxofre da Zeta será fabricado este ano.

E não prenda a respiração por esses dois

Baterias de diamante nuclear

No início de 2024, a empresa chinesa Betavolt anunciou uma bateria de 50 anos, aproximadamente do tamanho de uma moeda, capaz de produzir 0,1 W de energia. Vários meses depois, a Infinity Power, sediada nos EUA, ganhou as manchetes com uma bateria de 100 anos de duração mais longa, embora com uma saída de energia ainda menor. Essas baterias de diamante nuclear absorvem energia da decomposição radioativa usando finas folhas de diamante.

Um telefone que nunca precisasse ser recarregado seria ótimo, mas há um problema — até mesmo coisas triviais como tirar fotos exigem vários watts de energia. Claro, empilhar várias baterias juntas pode ser uma solução, mas quanto isso custaria? Dado o preço inicial de US$ 5.250 de uma bateria nuclear baseada em trítio, eu diria para esquecer.

Supercapacitores

Curiosidade: a Samsung usou um supercapacitor em vez de uma bateria tradicional para a S Pen do Samsung Galaxy Note 10. Diferentemente das baterias de íons de lítio, esse dispositivo de armazenamento de energia dura mais e não se degrada se for mantido com carga total por longos períodos de tempo.

Os supercapacitores podem carregar e descarregar extremamente rápido, e é por isso que são usados ​​em EVs para integrar a frenagem regenerativa, e especula-se que eles podem permitir que os telefones carreguem quase instantaneamente. No entanto, os supercapacitores retêm menos energia do que as baterias recarregáveis ​​mais básicas, tornando-os candidatos ruins para a substituição da bateria de um smartphone. Não há nenhuma indicação de que isso mude em breve.

Uma ótima época para estar vivo

Especialmente se você gosta de baterias

As baterias de íons de lítio eram radicalmente superiores quando surgiram há algumas décadas. Nos anos que se seguiram, elas silenciosamente estabeleceram a base para o mundo digital como o conhecemos hoje, e os limites de seu desempenho aparentemente foram atingidos.

Não importa qual tecnologia de bateria emergente se torne a substituição de íons de lítio convencional, certamente apreciaremos a maior duração da bateria, velocidades de carregamento mais rápidas e novos fatores de forma que seriam possíveis. E tenho certeza de que todos podemos concordar em uma coisa: um mundo onde a ansiedade da bateria é uma coisa do passado seria um lugar melhor para se viver.