Pilhas Recarregáveis. O que São, Como Funcionam, Dicas e Como Utilizá-las.

Pilhas Recarregáveis
Pilhas Recarregáveis de Boa Qualidade, Panasonic Eneloop. Fonte da Imagem: falandodefoto.com.br.

Autor: Alberto Federman Neto. AFNTECH, 2019.

Atualizado em  16 de Outubro de 2019.

Eu tenho muitos aparelhos que usam pilhas, e por isso, utilizo quase só pilhas recarregáveis, já fazem alguns anos.

Algumas pessoas me disseram que pararam de usar pilhas recarregáveis porque elas não seguravam mais a carga e/ou não duravam.

Por isso, resolvi escrever estas Dicas, com minha experiência com as pilhas recarregáveis, e como usá-las. Espero que ajudem quem usa pilhas recarregáveis.

1- INTRODUÇÃO:

As antigas pilhas recarregáveis eram de NiCd, Níquel Cádmio.  Ainda existem, mas cairam em desuso. Não armazenavam muita carga e nem tinham muita durabilidade, mas eram mais baratas. Não são quase mais usadas,  principalmente por dois motivos.

 Primeiro, o Cádmio é um metal muito tóxico e poluente. Segundo, elas “viciavam”, tinham muito “efeito memória”.

Embora nos celulares se usem mais as baterias de Íon de Lítio, vantajosas, as pilhas recarregáveis mais comuns, agora são de NimH, níquel metal hidreto. Elas substituiram as de Ni/Cd. História das Pilhas de NimH.

Para a constituição interna da pilha de níquel metal hidreto, veja também as referências citadas no Item 2.

O eletrodo negativo, cátodo é um cilindro de níquel, que forma o corpo da pilha. Em alguns modelos, a capa é de ferro ou aço e o cátodo é uma rede de níquel com pó de níquel. (FETCENKO, M.A.; OVSHINSKY, S.R.; REICHMAN, B.; YOUNG, K,. FIERRO,C.; KOCK, J.; ZALLEN, A,; MAYS, W.; OUCHI, T. “Recent Advances in NiMH Battery Technology.” J. Power Sourc. 165, 544 (2007).

M = Por sua vez, o ánodo, terminal positivo, é feito de uma liga intermetálica de “Metal Misch” . Uma mistura natural de Lantanídeos, (PEDROLO, C., 2014) “Terras Raras“: Cério, Lantânio, Neodímio, Praseodímio etc…. É o mesmo metal do qual se fazem as “Pedras de Isqueiro“. A liga contém ainda:   Ferro, Cobalto e um metal muito eletropositivo, como Alumínio ou Magnésio.

Para esse terminal positivo funcionar, é necessário colocar um pouco de hidrogênio e água no invólucro da pilha, para formar o “Hidreto”. UESATO, H.; MIYAOKA, H.; ICHIKAWA, T. KOGIMA, Y. Int. J. Hyd. Ener. 44, 4263 (2019). Entre os dois eletrodos, existe um separador isolante, o dielétrico. NISENBAUM, M.A. “Pilhas e Baterias”, 2019.

Veja neste esquema, como ela é por dentro:

Pilha de NimH.
Esquema de uma Pilha de Níquel Metal Hidreto

Fonte da Imagem: SHENG-LUN, L. “NimH Battery Dissection.”, no “Paper”: SHENG-LUN, L.; KUO-LIN, H.; I-CHING, W.; I-CHENG, C.; I-MING, K.; CHUNG-HSIEN, H.; CHITSAN, H.  J. Air Wast. Manag. Assoc. 66, 296 (2016). (Link 1) (Link 2)

2- COMO FUNCIONA:

Químicamente falando, como funciona? NOTTEN, P.H.L; OUWERKERK, Q.; VAN AL, H.; BEELEN, D.; KEUR, W.; ZHOU, J.; FEIL, H. J. Power Sourc. 129, 45 (2004). MANIVASAGAM, T.G.; KIRAZ, K.; NOTTEN, P.H.L. “Electrochemical and Optical Properties of Magnesium Alloy Hydrides Reviewed.” Crystals, 2, 1410 (2012). TARABAY, J.; KARAMI, N. “Nickel Metal Hydride Battery: Structure, Chemical Reaction and Circuit Model.” (2015). “Nickel Metal Hydride Battery Explained.” 2018. HOLMBERG, F. “Recycling of Nickel Metal Hydride Batteries.” Tese de Licenciatura em Engenharia.” Chalmers University of Technology. Gothenburg, Suécia (2017).

O alumínio ou magnésio, são metais redutores. fornecem elétrons. BOFFO, E.F.; CUNHA, M. ” Reatividade de Metais, 2001. M =, veja acima, são os metais do ánodo.

H2O + M + e ⇌ OH + MH  (Hidreto)

Em paralelo, como o ánodo absorve hidrogênio, (Outro Link) metais catalíticos, lantanídeos, níquel etc… cindem hidrogênio, heterolíticamente, esse hidrogênio gás,  também formando Hidreto:

H2   ⇌ H+  + H 

H  + M+ ⇌ MH (Hidreto)

O níquel, por sua vez, está na forma de hidróxido, por causa da pasta alcalina que é o eletrólito, que contém hidróxido de potássio:

Ni+ + 2 OH−  ⇌  Ni(OH)2

Ni(OH)2 + OH ⇌ NiO(OH) + H2O + e

Reversão:

NiO(OH) + H2O + e —> Ni(OH)2 + OH

Equação Global: NiO(OH) + MH —> Ni(OH)2 + M

Pode-se dizer que o hidreto, MH, reduz o Níquel (IV) a Níquel (II). (AMBROSIO, R.C; TICIANELLI, E.A. “Baterias de Níquel-Hidreto Metálico, uma Alternativa para as Baterias de Níquel-Cádmio.” Quim. Nova, 24, 243 (2001).

As reações são reversíveis, por isso, fornecer eletricidade carrega a pilha, que no aparelho, vai se descarregar.

3- CAPACIDADE DE CARGA, MARCAS ETC…

As pilhas de NimH recarregáveis existem em 4 tamanhos : (é norma Internacional ANSI) as AAA (pilhas palito) as AA ( o tamanho mais usual), as médias (pilhas C) e as grandes, as D. (Outro Link).

Também existem várias capacidades de carga  (Links 2  e 3) e marcas: Eneloop (marca da Panasonic , mas era da Sanyo antes) (Link 2), Sony, Sony Extra Charge, Sony CycleEnergy, Mox, Songplus, Elgin, Maxday, Multilaser, Energizer, Eneloop Pro, Phillips, Phillips Multilife, BTY, Panasonic,(Link 2). Fujitsu, GPGP Recyco+, BR55, Rontek, Rayovac, Varta, Rayovac HybridEveready EnergizerEBL, Duracell, Knup, GP, Dotcom, DSAmazon. EnergyECO Mania, ECO Mania PlusDLFeel, UltrafireAlfacel, Rhuxyol, Panasonic Evolta, EBL, NiteCore, LSDFlex, Flex Gold, Siberian.  etc… Capacidades (em mAh): 800, 900, 1000, 1100, (outro Link) 12002500,   2900 ,3000.

Mas acima de 2700 ou 3600, atualmente existem (antigamente, não) ,mas se corre um pequeno risco de serem falsificadas: 45004700, 5000, a não ser que sejam médias ou grandes.

Desconfie do preço, se forem muito baratas. Apesar disso, veja abaixo, eu tive algumas Sony de 3600 mAh, que eram originais, e duraram um tempão. e tenho algumas DS, bem baratas, e que não me deram problemas.

Nem todas as marcas  são boas até falsificadas, (Link 2) (Link 3) e existem até pessoas que não recomendavam pilhas recarregáveis, a não ser boas marcas.

4- MINHAS ATUAIS PILHAS RECARREGÁVEIS:

Como uso muito pilhas recarregáveis, tenho várias, de várias marcas e capacidades. Eis minhas pilhas recarregáveis, em uso atualmente (exceto as que estão nos aparelhos)

Pilhas Recarregáveis
Minhas Pilhas Recarregáveis, em Uso.

De cima para baixo, da esquerda para a direita; 8 Pilhas, marca DS, 4700 mAh.  Tem baixo custo, mas não devem ser falsas, porque funcionam bem. Estou com elas a uns 8 meses

No meio, à esquerda, são 4 DotCom de 2700 mAh. Já tem cerca de dois anos, e funcionando. De tanto uso, o plástico do envoltório se desgastou e eu removí. Note o cilindro de níquel que é o cátodo.

À direita, duas Flex, de 2900 mAh e duas GP de 2100 mAh. tem uns 4 anos.

Em baixo, esquerda, 4 pilhas recarregáveis Multilaser, de 2500 mAh. o invólucro está desgastado pelo uso mas elas funcionam. Não são muito baratas, mas tem bom custo benefício. Carregam, seguram carga e funcionam bem. Essas já tem uns 3 anos e meio e são as que mais uso.

Em baixo, ao meio ,uma MOX de 3600 mAh, tem cerca de um ano de uso. e finalmente, 3 Siberian de 5000 mAh.

Eu tenho também quatro Sony CycleEnergy, de 2400 mAh. Não aparecem na foto, porque estão na câmera digital com a qual estas fotos foram feitas, uma Kodak EasyShare C195. O modelo novo das Sony CycleEnergy tem 2500 mAh.

Se recomenda carregar e já usar, mas eu costumo carregar e guardar carregadas (pois se diz que não se deve guardá-las descarregadas), e vou usando. Quando quase todas estão descarregadas, eu recarrego.

Tive 4 pilhas Sony modelo antigo, Link 2,  3600 mAh, autênticas,  que duraram muito tempo, uns três anos, até não pegarem mais carga.

Acho Sony a melhor marca que usei (é recomendada, também) embora quase todas as descritas acima, são boas. Exceto as Siberian. Como avaliar isso? Por exemplo, na figura acima, minhas Flex e minhas GP já tem  entre 3 e 4 anos, e ainda funcionam.

Já as Siberian, são estas. Eu tive 8,  em um ano e pouco, restaram só essas 3 da foto. Elas demoravam para carregar e não mantinham a carga por muito tempo, e logo danificaram, não pegando mais carga. Não recomendo a marca Siberian. Outras pessoas, também não.

Algo que notei em meu extenso uso de pilhas recarregáveis,  a anos: Quanto maior é a capacidade de carga da pilha, menor é o número de ciclos de carga. Resumo, uma pilha de 1200 mAh, durará muito mais tempo e suportará muito mais recargas do que uma de 2500 mAh. Isso é confirmado por empresas como o site EPilhas e a Fujitsu , Japão (Links 1 e 2)

Estou querendo experimentar algumas marcas  novas, pois são recomendadas: Elgin, Panasonic Eneloop e Fujitsu.

5- MEUS CARREGADORES:

Existem também, no comércio (mas podem ser montados, Link 2, se quiser) muitos carregadores, desde os simplificados , até os inteligentes.

Meu Carregador
Carregador Goldship Modelo V-1000, de 2011.

Um dos meus um Goldship ( grupo LeaderShip)  simples, modelo V-1000, de 2011, igual a este. Ele é bivolt (127 ou 220 V) e fornece 750 mAh para as pilhas AA e 350 mAh para as pilhas AAA. É de 2011.

Meu outro carregador é um Mox, 2019, modelo MO-CP80. Igual a este.

Carregador MOX Para 8 pIlhas.
Meu Carregador MOX, Modelo MO-CP80, Para 8 Pilhas AA ou AAA.

Carrega de uma a oito pilhas, rapidamente. Ele usa como fonte de alimentação, um carregador comum, bivolt, para celular, padrão de cabo micro USB, V8. Fornece 1000 mAh, 1 Ah, às pilhas.

É muito prático porque ele é rápido e  avisa  melhor quando a pilha está carregada. Veja Item 6.

6- PORQUE  SUAS PILHAS NÃO CARREGAM TOTALMENTE? CALCULAR TEMPO DE CARGA.

É o seguinte, toda pilha tem sua resistência interna. Resistência à passagem da corrente elétrica.

As pilhas comuns de zinco-carbono e alcalinas tem 1.5 V de tensão, DDP, e as recarregáveis, 1.2 V. A medida que a pilha se descarrega, vai fornecer cada vem menos tensão, portanto, implica em dizer que sua resistência interna aumenta, a medida que se descarrega.

Portanto, quando uma pilha recarregável é carregada, sua resistência interna diminui mais ainda (mas já é naturalmente menor, nas recarregáveis do que, que nas pilhas comuns e alcalinas). (DELL, R.M. “Batteries: Fifty Years of Materials Development.” Solid State Ionics134, 139, (2000) (CASTRO, C. “Pilhas Alcalinas”, (2010) (ARCANJO, J.; SIVIERO, M.L.; SCHNEIDER, P.N.R., postado por WESTPHAL, I. “Relatório Sobre Pilhas e Baterias.” (2012) (WINTER, M.; BRODD, R.J. “What are Batteries, Fuel Cells and Supercapacitors?” Chem. Rev. 104, 4245 (2004).

Também, quanto maior é a carga e a capacidade de carga (em mAh), menor será a resistência interna.

Vejam o que acontece. Aquele LED verde que acende, ou vermelho que apaga, que nos carregadores, indica que a pilha recarregável está “carregada” , está ligado a um sensor que verifica a resistência interna.

Se a sua pilha recarregável tiver alta capacidade, o sensor identificará uma resistência interna relativamente baixa, ou seu abaixamento, ele dará uma indicação errada.  (Link 2) A pilha parece carregada mas não está. Note no seu carregador… o LED pode acender até com uma hora, isso não é suficiente! Deixe o tempo calculado para carga….

Note para os carregadores comuns, não inteligentes, uma citação, do Forum Clube do Hardware:

Ele faz a recarga da bateria baseado no tempo que ela fica recarregando, e na capacidade da bateria, mA da bateria, não pela quantidade de carga real que a bateria tem. É só uma estimativa de tempo necessário para a recarga, nada inteligente.

Os únicos tipos de carregadores de pilhas capazes de evitar essa indicação de “falsa carga”  são os carregadores inteligentes.

Portanto, na maior parte do carregadores, é necessário esperar o tempo para ela carregar, mesmo que o LED acenda!

Isso,  particularmente, ocorre nos carregadores lentos, que são a maioria dos carregadores simples, até para proteger as pilhas da sobrecarga. Carregadores rápidos são considerados prejudiciais. Mas em uma emergência, uma carga rápida pode ser feita com um carregador de celular.

Tanto precisa calcular ou estimar o tempo de carga que existe até software online  ou para Windows, para calcular o tempo de carga de pilhas recarregáveis.

Mas o cálculo é fácil de fazer. Pelo exemplo, os leitores perceberão:

Suponha que seu carregador, como o meu, forneça 750 mAh. Essa informação você acha na etiqueta do seu carregador. suponha, seja como o meu.

Agora, no nosso exemplo, você tem que carregar 4 pilhas e cada uma, de 2500 mAh.

Observe que são miliamperes por hora….Divida:  2500/750 = 3,33. Cada pilha levará cerca de 3 horas e 30 minutos para carregar.

Como são 4, multiplique por 4: 13,32 horas. Acrescente cerca de até 20%….

Deixe suas pilhas carregarem por 13 horas e 30 minutos ou 14 horas

Também pode fazer diferente, resultados quase equivalentes: cada pilha, 2500 mAh. 4 pilhas, 10000 mAh… dividido por 750 mAh, dá 13 horas e 30 minutos.

Mesmo que seu LED acenda, sua pilha parece carregada, mas não está se você não esperar o tempo necessário. Depois, retire do carregador para não sobrecarregá-las.

Para saber se está carregada, o jeito mais fácil é com o multímetro. a tensão deve medir cerca de 1,2 volt. Vc também pode usar lâmpadas incandescentes “pingo d’agua” de lanterna de 1,5 volts, para testar.

Após carregadas, elas podem ser guardadas com a carga (eu guardo) tenha em mente porém que elas tem alguma autodescarga, (modelos novos,  são de  baixa  autodecarga) podem perder até 1% da carga ao  dia.

Com esse exemplo, você poderá adaptar facilmente para seu carregador e suas pilhas recarregáveis. Cálculos semelhantes, relacionados ou análogos aos meus: Links: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. 8. 9. 10 ,11.

7- RESUMO. COMO USAR:

Compre seu carregador e suas pilhas. Carregadores para pilhas AAA e AA são mais comuns, embora existam para pilhas médias, C e grandes, D. Mas são caros.

Em certas circunstâncias, mesmo pilhas alcalinas comuns, podem ser recarregadas: Links: 1, 2, 3, 4, 5.

Caso você também use pilhas médias e grandes, a solução mais prática é comprar adaptadores que permitem usar pilhas de tamanho comum, AA, como se fossem pilhas grandes ou médias. Existem  modelos para pilhas  medias. C e grandes D: para uma e duas  ou três pilhas AA.

Eu tenho, e em minha experiência, os que usam 2 pilhas AA, estes, são frágeis e difíceis de usar, mas os em plástico preto, para converter uma pilha AA em D, são resistentes e bons.

Adaptador R14.
Adaptador tipo R14, Para Usar Pilhas pequenas Comuns, AA, como se Fossem Pilhas Grandes D. Fonte da Imagem, Mercado Livre.

Use sua pilhas normalmente no seus aparelhos. Se o aparelho consumir muita energia, como câmeras digitais, prefira as de alta capacidade, exemplo 2500 mAh.

Quando a pilha não funcionar mais, substitua por outras, recarregadas. Ao recarregar suas pilhas, mesmo que o LED acenda indicando que ela tem “carga completa“, ela não o tem. espere o tempo necessário, e mais cerca de 20 %.

Mesmo porque carregadores comuns, não inteligentes, não irão interromper a carga, quando esse LED acende. Apenas diminuem a corrente, protegendo a pilha. Agora já há modelos que desligam automático, após a carga.

Usando essas pilhas recarregáveis, você notará que pode recarregar muitas vêzes. Mas com o tempo elas esgotam sua vida útil.

No caso do meu carregador, ele pisca um LED vermelho, indicando que a pilha está ruim. No caso da maioria dos carregadores comuns, você observará que suas pilhas não seguram mais carga, devendo então, serem substituidas.

Elas podem durar de 200, 300 até 500 (Link 2) ciclos de carga.

Tenha em mente porém, que de acordo com minhas observações, quanto maior é a capacidade de carga, em mAh, da pilha, menor será sua durabilidade, menos ciclos de carga. Por exemplo no meu caso, tenho pilhas de 1200-2500 mAh que funcionam a anos, enquanto as de 3600-5000 duraram menos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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