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Por que baterias de lítio explodem?

“Baterias, no geral, convertem a energia de compostos químicos em energia elétrica. A mais clássica e que os carros convencionais utilizam é a bateria que contém chumbo e ácido sulfúrico em sua composição”, explica Célia Lino dos Santos, a professora do IPT e Pesquisadora do Laboratório de Corrosão e Proteção (LCP-MA).

“Na bateria de chumbo ácido, os eletrodos são placas de chumbo, no sistema de íons lítio há materiais diferentes, eletrodos baseados em grafite” comenta a especialista.

A professora ressalta que nas baterias mais antigas, de chumbo, o eletrodo (material usado para conduzir íons elétricos) era ácido sulfúrico. Enquanto isso, as baterias de lítio usam solvente orgânico, que pode entrar em ignição se tiver contato com o ar.

Ao mesmo tempo, existe uma pequena possibilidade de um íon lítio sair da estrutura de grafite que o transporta. Nesse caso, durante o processo de carregamento, o íon se reduziria a lítio metálico. “A característica desses metais alcalinos é de elevada reatividade, pois reagem muito rapidamente com o oxigênio e umidade do ar. Se entrar em contato com a água, a reação é intensa e exotérmica. Ou seja, libera calor”, explica Célia.

As baterias de chumbo-ácido, por sua vez, também não são 100% seguras. Nesses dispositivos, havia risco de os usuários terem contato com ácido sulfúrico, “um ácido mineral forte e bastante agressivo, tanto para a pele quanto para o meio ambiente”, afirma Célia. Esse modelo também é menos vantajoso que as baterias de lítio atuais.

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Benefícios da bateria de lítio

Apesar do exposto acima, Célia ressalta que as baterias de lítio são seguras e possuem diversas vantagens. “A densidade do lítio é baixa. Por isso, com esse material conseguimos fazer baterias muito menores que as de chumbo-ácido”. Foram os avanços nessa área que permitiram o surgimento de veículos elétricos e bicicletas com baterias compactas.

“Outra vantagem brutal que o lítio oferece é a própria energia; ele tem um potencial eletroquímico muito superior ao do chumbo”, acrescenta a especialista.

“A gente só tem carro elétrico sendo viável economicamente porque há baterias de lítio, que são mais leves e com mais potência. Se dependêssemos somente das baterias chumbo, estaríamos no patamar anterior (usando apenas carros a combustão)”

Célia Lino dos Santos, professora da disciplina de Corrosão de Materiais Metálicos na USP

As baterias de lítio são seguras?

“Como toda forma de armazenamento de energia, quando bem mantida e bem usada, o risco de incêndio é muito baixo”, comenta Ricardo Frazzato sobre as baterias de lítio. Ele é empresário e fundador da iPedal, empresa que projeta e fabrica baterias para bikes elétricas.

Frazzato argumenta que “para explodir uma bateria, é preciso ter uma combinação de má qualidade dos materiais, projeto errado e mau uso”.

A professora Célia concorda e acrescenta que os componentes inflamáveis em uma bateria de lítio não a tornam menos segura. Na verdade, existe uma série de padrões de segurança para evitar que esses dispositivos provoquem incêndios.

“Existe um dispositivo que as baterias têm, independentemente do seu tamanho, chamado BMS, sigla em inglês para Battery Management System (sistema de gerenciamento de bateria)”, explica Célia. Os BMS também estão disponíveis em carros e bicicletas.

O BMS monitora cada uma das células da bateria, medindo nível de energia, temperatura e outras variáveis. Caso exista risco, o BMS automaticamente desliga a bateria e impede incêndios ou explosões.

“No nosso projeto, quando a bateria tem um problema, ela entra em modo de segurança. O cliente vem para a assistência técnica, recebe um diagnóstico e um reparo ou uma substituição, conforme o caso. Não é, do ponto de vista operacional, nada complicado de se fazer”, explica Frazzato sobre o BMS das baterias que sua empresa projeta.

Ele acrescenta ainda que “as baterias de lítio de boa qualidade têm um fusível na ponta do polo positivo. Quando a bateria tem um problema de excesso de corrente, temperatura ou pressão interna, ela mesmo desarma”. Por fim, o empresário menciona que um bom revestimento no equipamento e um bom carregador também são necessários.

O que gerou as explosões que vemos em vídeos e como evitar?

“No caso dos cães, lamentavelmente, eles devem ter produzido uma perfuração ao morder a bateria. Quando produzimos essa perfuração, realmente corremos riscos”, explica Célia. “Se você respeitar a embalagem e não romper essa bateria, a chance de acidente reduz bastante”, complementa ela.

Estufamentos também podem ser sinal de desequilíbrio dentro de uma bateria. Por isso, se encontrar bolhas na bateria de lítio da sua bicicleta ou carro, leve-a rapidamente para o fabricante responsável ou para um ponto de coleta.

O senhor que sofreu um acidente com uma bateria de lítio no elevador provavelmente estava com um dispositivo que teve falha no BMS. O cenário, de acordo com Célia, é raro.

No dia a dia, para evitar explosões ou danos, é necessário “muito cuidado na lavagem. Bicicleta elétrica não se lava com máquina de pressão, não se afunda no rio. Um pouco de chuva não é problema, mas respeite o seu veículo”, acrescenta Frazzato.

“O uso frequente da bateria também favorece a saúde dela. Quando for armazenar, por exemplo, por três meses sem usar, o ideal é deixá-la com 50% da capacidade de carga. Quando armazenamos a bateria descarregada, ela se degrada muito rapidamente”, finaliza o empresário.

Como ter certeza de que minha bateria é de qualidade?

A principal ferramenta que um usuário pode recorrer para ter certeza de que a sua bateria de lítio é segura é comprar dispositivos com BMS. É fácil encontrar em sites de venda baterias sem esse equipamento, no entanto, nesse caso o risco é alto.

Franzzato ainda enfatiza que é preciso “resistir à tentação do conserto fácil. Se o BMS fez a bateria parar de funcionar existe um motivo”. Sendo assim, reparos caseiros ou ligações diretas não são recomendadas e trazem grande perigo.

Ao comprar um dispositivo, “o cliente deve perguntar diretamente para o vendedor ou corpo da empresa sobre a segurança da bateria, as empresas sérias não tem dificuldade de evidenciar sua segurança”, completa o empresário.

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