Pilhas e baterias de lanternas – Entendendo um pouco sobre elas

Atualmente encontramos diversos tipos e modelos de lanternas disponíveis no mercado de equipamentos de mergulho, mas poucos destes são detalhados, vindo a confundir o mergulhador com tanta informação desencontrada e desnecessária.

Pilhas e Baterias

Pilha ou bateria, é um tipo de gerador elétrico cuja energia é obtida através de processos químicos. Atualmente encontramos no mercado três tipos: comuns, alcalinas e recarregáveis.

A diferença está na composição de cada uma delas.

Pilhas comuns são compostas de zinco metálico em meio ácido separado por um papel poroso.

Pilhas alcalinas também provém voltagem de 1,5 V, e não são recarregáveis. Comparando-se com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais caras, mantêm a voltagem constante por mais tempo e duram em média, cinco vezes mais. Isso ocorre porque o hidróxido de sódio ou potássio, é melhor condutor eletrolítico, resultando em uma resistência interna muito menor que as pilhas comuns.

Além disso, o meio básico faz com que o eletrodo de zinco sofra um desgaste mais lento, comparado com as pilhas comuns que possuem um caráter ácido.

Quando falamos em mergulhos onde haja a necessidade de um planejamento maior, como é o caso de mergulhos em noturnos, em naufrágios ou cavernas, o mergulhador deve utilizar pilhas alcalinas, devido a durabilidade.

BateriaPilhas Recarregáveis

Os primeiros modelos lançados no mercado, eram compostos de uma liga de níquel cádmio (Ni-Cd).

As pilhas e baterias recarregáveis são indicadas para mergulhos rápidos e que não haja riscos aos mergulhador. A grande vantagem dela, é justamente a possibilidade de recarga, contudo, a queda de sua energia é rápida, onde ao final de sua carga, sua energia cai abruptamente, levando alguns míseros segundos para que a lanterna se apague, deixando o mergulhador literalmente na mão. Em mergulhos noturnos, é comum ver a lanterna deixar o mergulhador no escuro, por não ter tido tempo hábil para pegar outra lanterna.

Ao receber uma sequência de cargas parciais, as pilhas e baterias de Níquel Cádmio passam a armazenar cada vez menos energia, até ficarem inutilizadas.

Elas são compostas por cristais microscópicos, desenvolvidos para proporcionar uma área de contato maior. Após algumas cargas parciais, os cristais começam a se juntar, formando cristais maiores. Quanto maiores os cristais, menor será a área de contato e menos energia será armazenada. É possível quebrar os cristais “exercitando” a bateria, através de uma série de ciclos de carga e descarga completa.

Alguns carregadores utilizam pulsos de recarga, onde a tensão aplicada varia em ciclos de menos de um segundo. Estes pulsos ajudam a quebrar os cristais, acelerando o processo de recondicionamento. Outra técnica é fazer uma “Deep Discharge”, ou seja, uma “descarga profunda”, onde a tensão das células é reduzida a um valor muito abaixo do normal, processo seguido por uma recarga completa.

Um ponto importante deste tipo é sua a toxidade. Baterias de Níquel Cádmio não podem simplesmente serem jogadas no lixo. Precisam ser entregues nas lixeiras especiais, pois seu conteúdo é altamente tóxico.

As baterias de Níquel Metal Hidreto (Ni-MH) foram desenvolvidas a partir da década de 70, e aperfeiçoadas ao longo da década de 1980. Elas são uma evolução direta das Níquel Cádmio.

Possuem uma densidade energética 40% superior a das baterias Ni-Cd e são muito menos suscetíveis ao efeito memória. Realizar um ciclo completo de carga e descarga é normalmente suficiente para reverter os danos causados por algumas recargas parciais. Por outro lado, as baterias Ni-MH são mais caras e suportam bem menos ciclos de recarga.

Baterias Li-ion são de longe mais complexas e temperamentais que as Ni-Cd e Ni-MH, em compensação, possuem uma densidade energética de duas a três vezes maior que as baterias Ni-MH (considerando duas baterias de mesmo peso), conforme a técnica de fabricação utilizada.

Além disso, não possuem efeito memória. Pelo contrário, descarregar a bateria completamente antes de carregar acaba servindo apenas para desperdiçar um ciclo de carga / descarga, tendo um efeito contrário ao esperado.

As baterias Li-ion são de uma tecnologia relativamente recente. Os primeiros testes foram feitos na década de 70, utilizando o lítio na forma de metal, com resultados quase sempre catastróficos. O lítio é um material muito instável e por isso as baterias explodiam, destruindo os equipamentos e até ferindo os operadores. Em agosto de 2006 a Dell e a Apple anunciaram um grande recall de baterias, substituindo 5.9 milhões de baterias de um lote defeituoso, fabricado pela Sony. Estas células foram acidentalmente produzidas com lítio impuro, contaminado com traços de outros metais.

Durante a década de 80, as pesquisas se concentraram no uso de íons de lítio, uma forma bem mais estável. Em 1991 a Sony lançou as primeiras baterias comercias.

Atualmente as pilhas e baterias de Ni-MH estão sendo utilizadas na maioria das lanternas de canister, e são excelentes para o uso no mergulho técnico. As de Li-Ion ainda são muito caras e com características ainda não muito bem estudadas, como por exemplo, a sua atuação sobre pressão.

Recomendações

– Ao deixar a bateria recarregando mais do que o necessário, pode reduzir o ciclo de vida da mesma devido ao continuo calor gerado durante o processo de carga. Este aquecimento contribui na degradação da bateria.

– Não deixe a bateria no carregador toda a noite ou mais do que o recomendado.

– Não deixe de utilizar a bateria por longo tempo. Mesmo que não haja mergulho previsto, ligue sua lanterna e deixe-a dentro de um balde com água. Faça isso pelo menos a cada 60 dias no máximo.

Quadro
comparativo
Níquel Cádmio Níquel Metal Hidreto Li-Ion
Vantagens
  • Capacidade de carga rápida e lenta;
  • Alto número de ciclos de carga e descarga;
  • Excelente performance nas baixas temperaturas;
  • Fácil recarga depois de longos períodos de armazenamento;
  • Boa relação custo / benefício;
  • Disponível em diversos tamanhos e performances de operação.
  • Essa recente tecnologia opera similarmente e provê a mesma potência que a NiCd;
  • Geralmente proporciona mais “runtime” (horas de uso entre cada recarga), porém um ciclo de vida menor (número de vezes que a bateria pode ser carregada / recarregada) do que a maioria das NiCd;
  • 40% a 50% mais capacidade do que NiCd;
  • Mais leve do que NiCd;
  • Menos propensa ao efeito memória do que NiCd;
  • Seus metais são menos tóxicos, sendo mais amigável ao meio ambiente.
  • Tecnologia avançada que requer um circuito de proteção construído dentro da bateria;
  • Li-Ion é usada onde se precisa uma bateria leve e com mais horas de uso;
  • Aproximadamente 35% mais que a NiCd;
  • Estado da arte em termos de composição química;
  • Não desenvolve efeito memória
  • Não necessita de condicionadores;
  • Provê mais horas de uso e maior tempo de operação do que a Ni-Mh.
Desvantagens
  • Se a bateria não for totalmente descarregada desenvolve efeito memória;
  • A bateria não tem boa performance se deixada no carregador e somente usada em curtos períodos de tempo;
  • Contém elementos tóxicos para o meio ambiente, devendo ser reciclada;
  • Seu ciclo de vida é menor do que a NiCd;
  • Não operam em temperaturas tão baixas como as de NiCd;
  • Descarregam-se mais rapidamente quando armazenadas por longos períodos de tempo sem uso;
  • São mais sensíveis a danos ocasionados pelo calor (requerem uma carga rápida ou carregador de pulso negativo);
  • Preço da Ni-Mh é cerca de 30% maior do que a NiCd.
  • Tempo de carga mais longo;
  • Não tem boa performance em baixas temperaturas;
  • É comercialmente a bateria mais cara.
Efeito
Memória
Sim
Mínimo
Não
Nº de Ciclos
600-1000 (+/-700)
300-350 (+/-325)
400-500 (+/-450)
Precisa Reciclar
Sim
Recomendável
Não
Sensibilidade
ao Calor
Pouca
Muita
Não

 

Bateria-Tabela

Futuro…

Atualmente existe uma grande tendência ao estudo de baterias de hidrogênio. Ela parece ser a solução para o grande problema no desenvolvimento tecnológico, a carência de energia. Já há algum tempo a NASA usa baterias de hidrogênio em suas missões no espaço.

O maior problema para a popularização do uso desta tecnologia está no elevadíssimo custo de cada célula de hidrogênio. Diversas universidades, inclusive no Brasil, estudam uma forma de tornar economicamente viável a aplicação desta tecnologia em massa.

Basicamente, o processo da extração de energia consiste em separar as moléculas de oxigênio e hidrogênio usando estas para gerar energia.

Fontes

  • Engesbra
  • Motorola
  • Tecno Ciência
Clecio Mayrink
Nascido no Rio de Janeiro, ingressou no mergulho em 1987 pela CMAS e realizou Dive Master em 1990 pela PADI. Hoje é mergulhador Técnico Trimix (Mergulho Profundo) e de cavernas (Technical Cave Diver e Advanced Cave Side Mount / No Mount). É juiz internacional de apneia pela AIDA e foi membro da expedição de mapeamento da Lagoa Misteriosa em Bonito-MS em 2008. Produziu documentários sobre as Bahamas, Bonaire, Galápagos e Laje de Santos, visitando mais de 30 países. Foi o idealizador do site Brasil Mergulho criado em 1998 (MTB 0081769/SP), atuou como consultor para a ONU, UNESCO, além de diversos órgãos públicos no Brasil.