Chicago no inverno é um lugar imperdoável. Queres mudar-te pela cidade? Não tem um carro? Prepare-se para ficar em uma plataforma elevada de trem por 10 minutos, e tente expor o mínimo possível da sua pele ao vento cru, soprando. A temperatura está abaixo de zero novamente? Aqui está uma fraca lâmpada de calor exterior na plataforma; fique grato por isso.
Eu me encontrei em uma dessas plataformas, tremendo sob uma dessas lâmpadas, no sábado passado (30 de dezembro), quando a temperatura baixou para 3 graus Fahrenheit (menos 16 graus Celsius). Eu tinha acabado de vir do almoço, durante o qual eu sequestrei uma das saídas do restaurante para carregar meu telefone até 100% da capacidade da bateria; meu próximo destino era o centro da cidade, em uma área com a qual eu não estava familiarizado, e eu estava me certificando de ter meu GPS à mão para orientação. E mesmo assim, quando tirei meu aparelho do bolso naquela plataforma para verificar minha rota, a carga já havia caído: A leitura no canto superior direito do meu ecrã piscou a vermelho, “1% …1% …1% …1%”. Momentos depois, o aparelho estava morto.
Porquê?
A resposta curta é que as baterias dependem de reacções químicas para trabalhar, e temperaturas de congelamento abrandam ou param essas reacções.
As baterias de iões de lítio, as recarregáveis comuns que alimentam grande parte das nossas vidas modernas e vivem dentro de quase todos os telemóveis, descarregam corrente eléctrica à medida que os iões de lítio individuais se movem através da solução de uma extremidade da bateria (o ânodo) para a outra extremidade (o cátodo). Quando a bateria é drenada, todos esses íons são incorporados em grafite porosa no cátodo. Quando está totalmente carregada, todos eles estão embutidos no ânodo, segundo Ann Marie Sastry, co-fundadora e CEO da Sakti3, uma start-up da tecnologia de baterias baseada em Michigan, que falou com a Live Science para um artigo passado.
Os químicos não têm uma boa idéia de como o frio retarda exatamente as reações que ocorrem dentro das baterias de íons de lítio. “Os mecanismos exatos que levam ao mau desempenho das baterias de íon-lítio a temperaturas frias ainda não são bem compreendidos”, uma equipe de engenheiros de baterias escreveu em um artigo no Journal of The Electrochemical Society em 2011.
Mas é amplamente verdade que o frio extremo retarda as reações em baterias de todos os tipos a um rastejamento.
Quando o medidor de carga do meu telefone lia “1%” naquela plataforma, todos os íons não tinham pulado de repente para o cátodo. Na verdade, as temperaturas frias impedem o tipo de descarga lenta de íons de bateria sob temperaturas ambientes, como explica o site de engenharia Lithiumpros.com. Mas como o frio amargo havia desacelerado ou interrompido a reação dentro da bateria, descarregou menos corrente do que o telefone necessário para continuar trabalhando, a química Anne Marie Helmenstine, que tem doutorado em ciências biomédicas e ensinou química em vários níveis acadêmicos, escreveu em 2017 no site thoughtco.com. O telefone interpretou essa descarga fraca como um sinal de que a bateria estava quase descarregada, e desligou-se pouco depois.
Felizmente, não tentei recarregar a bateria enquanto o telefone ainda estava congelado. Sob temperaturas muito baixas, como o químico do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley Stephen J. Harris escreveu em seu site, o processo de recarga de íons de lítio pode falhar horrivelmente. Em condições normais, aplicar uma corrente elétrica à bateria transportaria íons de volta para os poros no grafite do ânodo. Quando a bateria é congelada, porém, os íons não entram no grafite. Ao invés disso, eles saem da solução e da placa através da superfície da grafite como lítio sólido. Esse processo pode destruir o desempenho e a vida útil de uma bateria.
Quando meu telefone aqueceu novamente, ele provou que não precisava de carga de qualquer forma; ele só precisava de temperaturas quentes o suficiente para permitir a reação. Ao pressionar o botão de ligar o dispositivo recém-aquecido, ele ligou-se, e o medidor de bateria leu “94%”
Os iões não tinham ido a lado nenhum. Eles simplesmente não se podiam mover correctamente no frio.
Originalmente publicado em Live Science.
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