Por que, ainda que raramente, as baterias explodem e pegam fogo?

Olhe ao seu redor. Neste exato momento, você provavelmente está ao alcance de uma pequena e silenciosa usina de energia química. Ela está dentro do seu celular, do seu notebook e talvez até do seu relógio. Confiamos nossas vidas a esses pequenos blocos retangulares (ou cilíndricos), guardando-os nos bolsos e deixando-os ao lado da cama enquanto carregam durante a noite. Mas, de vez em quando, algo dá muito errado. Um chiado, uma nuvem de fumaça e, de repente, fogo. Você provavelmente já viu as manchetes assustadoras, mas por que isso acontece?

Como o dispositivo que você usa para enviar mensagens aos amigos pode, de repente, liberar toda a sua energia armazenada em apenas alguns segundos?

Para entender por que uma bateria explode, primeiro precisamos olhar para o seu interior. A vida moderna funciona à base de baterias de íons de lítio. Elas são leves, armazenam uma enorme quantidade de energia e, geralmente, são muito seguras.

Imagine que o interior de uma bateria é uma pista de dança dividida em dois lados. De um lado, temos o cátodo, com carga positiva. Do outro, o ânodo, com carga negativa.

Quando você usa o celular, os íons de lítio atravessam essa pista, liberando a energia elétrica que alimenta a tela. Mas aqui está o detalhe: esses dois lados nunca devem se tocar diretamente. Para evitar isso, os fabricantes colocam entre eles uma peça de plástico microscópica e ultrafina, chamada de separador ou isolante.

Ele permite a passagem dos íons de lítio, ao mesmo tempo que impede que os lados positivo e negativo entrem em contato elétrico. Enquanto essa pequena barreira resiste, a bateria funciona perfeitamente. Mas o que acontece se essa barreira falhar?

Quando esse separador fino é danificado ou perfurado, os lados positivo e negativo se chocam violentamente. Isso cria um curto-circuito, liberando uma enorme quantidade de energia de uma só vez.

Esse pico repentino gera muito calor e é aí que a química se volta contra nós. O líquido dentro da bateria, chamado de eletrólito, é altamente inflamável. Quando a bateria esquenta demais, esse líquido começa a liberar gases. A pressão aumenta rapidamente dentro daquela bolsa metálica hermeticamente fechada.

Se a bateria atingir uma temperatura elevada o suficiente, geralmente em torno de 130°C, dependendo do projeto, pode começar uma reação em cadeia perigosa.

Os cientistas chamam isso de "fuga térmica". É um efeito dominó imparável, no qual a bateria gera seu próprio calor mais rápido do que consegue resfriar. Ela pode inchar, romper-se e liberar chamas, faíscas e gases quentes em questão de segundos.

Então, o que danifica o separador, afinal? Às vezes, é um simples dano físico, como deixar o celular cair de jeito que atinja uma quina dura, esmagando ou perfurando a bateria.

Outras vezes, é o calor extremo resultante de deixar o aparelho dentro de um carro superaquecido. Mas a causa mais surpreendente é totalmente invisível. Em casos raros, defeitos de fabricação ou recargas repetidas ao longo de muitos ciclos podem permitir que estruturas minúsculas, semelhantes a agulhas e chamadas de dendritos, cresçam dentro da bateria.

Lentamente, essas pontas metálicas microscópicas vão aumentando de tamanho até que uma delas perfura o separador, criando um curto-circuito interno. É como uma agulha minúscula crescendo silenciosamente dentro da bateria até finalmente alcançar o outro lado.

Foi exatamente isso o que aconteceu há uma década com todos aqueles vídeos de patinetes elétricos (hoverboars) pegando fogo.

O problema não era a alta corrente padrão de operação, como disseram muitos "especialistas de internet", mas sim o contato físico direto entre o ânodo e o cátodo dentro da bateria.

Lógico, um hoverboard exige picos de corrente muito altos e rápidos para equilibrar o peso de um ser humano em tempo real, o que estressa e aquece os eletrodos muito mais do que em um celular. No entanto, os carros da Tesla também exigem e você incomumente vê notícia de que um Tesla S explodiu.

O mecanismo real da falha era o papel do separador, que devia manter o polo positivo e o negativo separados. Nas baterias de baixa qualidade usadas nos primeiros hoverboards, havia impurezas metálicas ou o enrolamento das lâminas era mal feito. O separador acabava perfurado ou rompia-se com a vibração.

Quando o ânodo e o cátodo se tocavam internamente, toda a energia daquela célula descarregava em um único ponto minúsculo, gerando calor instantâneo extremo que iniciava a reação em cadeia da fuga térmica.

Por que em hoverboards e não em outros dispositivos? O risco diferia drasticamente devido ao projeto mecânico e elétrico do hoverboard, além da alta demanda de energia havia o abuso mecânico,

Diferente de um notebook ou celular que fica estático, o corpo do hoverboard sofre impactos constantes contra o chão, saltos e vibrações severas que deslocavam as células baratas dentro do invólucro de plástico.

Muitas marcas econômicas usavam placas de gerenciamento de bateria falsificadas ou simplesmente não tinham, não cortando a energia em caso de sobrecarga ou desbalanceamento das células.

De fato, há celulares de baixíssima qualidade que não são equipádos com sistemas de gerenciamento de bateria que podem fritar de uma hora para outra devido ao processamento interno ou pelo calor do sol. Isso não acontece com muita frequência porque o usuário, ao sentir o aparelho muito quente na mão, o desligam.

A verdade é que as baterias de íon-lítio são uma maravilha da ciência moderna. Considerando que bilhões delas são usadas diariamente em todo o mundo, as explosões de baterias são extremamente raras.

Nós realmente carregamos "raios engarrafados" em nossos bolsos, e quase todas as baterias funcionam com segurança durante toda a sua vida útil.

Na próxima vez que você conectar seu celular à tomada, reserve um momento para apreciar a ciência notável que mantém seu mundo funcionando silenciosamente e sem pegar fogo.

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