Ni-Cd e Ni-MH

As baterias Ni-Cd (nickel-cadmium) ficam no meio do caminho entre a alta densidade energética das baterias Li-ion e a baixa densidade das baterias de chumbo ácido. Por serem relativamente baratas, elas foram utilizadas em todo tipo de notebooks e aparelhos portáteis em geral ao longo da década de 1990.

A principal característica é o temível efeito memória, que ocorre quando a bateria recebe uma sequencia de cargas parciais. A bateria passa a armazenar cada vez menos energia, até que é virtualmente inutilizada.

Isso acontece porque as baterias Ni-Cd são compostas por cristais microscópicos, desenvolvidos para proporcionar uma maior área de contato. Depois de algumas cargas parciais, os cristais começam a se juntar, formando cristais maiores. Quanto maiores os cristais, menor é a área de contato e menos energia a bateria é capaz de armazenar.

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 completa, seguida por uma carga também completa.

Uma bateria Ni-Cd bem conservada e exercitada periodicamente pode proporcionar de 1000 a 1500 ciclos de carga e descarga, o que é muito mais do que uma bateria Li-ion atual suporta. Entretanto, devido ao efeito memória, a maioria das baterias acabam sendo descartadas muito antes.

Um segundo problema é que o cádmio usado nas baterias é extremamente tóxico. Conforme as baterias Ni-Cd cresciam em popularidade, maiores eram os estragos ambientais, o que acelerou sua substituição pelas baterias Ni-MH (as sucessoras diretas) e Li-ion.

As Ni-MH (Nickel-metal hydride), que também utilizam o níquel como matéria prima básica, mas utilizam uma liga de metais não tóxicos no lugar do cádmio, amenizando a questão ambiental.

Naturalmente, as Ni-MH também possuem seus méritos técnicos, oferecendo uma densidade energética cerca de 40% superior à das baterias Ni-Cd e uma menor susceptibilidade ao efeito memória (realizar um ciclo completo de carga e descarga é normalmente suficiente para reverter a queda no armazenamento causada por algumas recargas parciais). Por outro lado, as baterias Ni-MH são um pouco mais caras de se produzir e suportam bem menos ciclos de recarga.

Enquanto uma bateria Ni-Cd suporta mais de 1000 ciclos, uma bateria Ni-NH já apresenta sinais de envelhecimento após menos de 300 ciclos completos, chegando ao final de sua vida útil depois de cerca de 400 ciclos. Neste ponto, não existe muito o que fazer a não ser trocar as células.

Falando em células, um ponto que facilitou a migração das baterias Ni-Cd para as Ni-MH é que ambas utilizam células de 1.2V. Isso permitiu que as Ni-MH substituíssem diretamente as antecessoras, sendo produzidas nos mesmos formatos e utilizando os mesmos carregadores.

Originalmente, as baterias Ni-MH também demoravam mais para carregar, até o dobro do tempo que as baterias Ni-Cd. Com o tempo, os fabricantes passaram a desenvolver carregadores rápidos inteligentes, que interrompem a recarga quando a bateria atinge seu limite, evitando danos.

Embora as Ni-Cd tenham entrado em desuso, sobrevivendo apenas em alguns nichos, as Ni-MH ainda são as mais utilizadas em pilhas recarregáveis, baterias para telefones sem fio e outras áreas “menos nobres”, assim como em alguns carros elétricos e híbridos, onde o baixo custo das baterias Ni-MH faz com que eles sejam competitivas.

Nos notebooks, palmtops e celulares, elas foram quase que completamente substituídas pelas Li-ion e Li-poli, que são o próximo passo da cadeia evolutiva em termos de densidade energética.