Per què la bateria del telèfon es drena tan ràpidament i s'explica amb dues tasses d'aigua

Per què moren les bateries? I, per què només es poden recarregar tantes vegades abans que no tinguin una quantitat útil de càrrega? El meu jove fill em va preguntar fa uns anys, quan el seu cotxe de joguina amb bateria va deixar de moure's, preguntant-se sobre el que va anomenar una "bateria eterna". Probablement, aquesta mateixa pregunta ha travessat la ment de tots els usuaris de telèfons mòbils que intenten enviar un últim text abans que la pantalla parpellegi.

La investigació, com la meva, continua al voltant del món per fer que les bateries es carreguen més ràpidament, durin més i es puguin recarregar i descarregar-les moltes vegades més que les actuals. Però, tant com jo i jo voldríem, és impossible fer una bateria veritablement eterna. He impartit classes de termodinàmica durant més de 30 anys. Fins ara, no hi ha res que suggereixi que puguem trencar les lleis fonamentals de la ciència per aconseguir aquesta bateria esquiva.

Els científics i els enginyers de la bateria diuen que el principal problema és "la capacitat de desaparèixer". Les persones habituals es pregunten sobre això com "per què la bateria no té cap càrrega?" I queixes com "Acabo de recarregar aquesta cosa i ja està de nou!"

Vegeu també: Aquesta nova bateria podria alimentar el futur de l'exploració espacial

És el resultat de la segona llei de la termodinàmica, que estableix que cada vegada que succeeix algun procés real, es crea una certa quantitat d’energia perduda en el camí que mai no es podrà recuperar. Sempre que es carregui o descarregui una bateria, hi ha una mica d’energia perduda: una mica de pèrdua de capacitat a la bateria que no es pot recuperar.

Per veure com funciona això, penseu en l’ús de bateries com transferir aigua entre dues tasses. L’ús d’una bateria és com buidar l’aigua d’una tassa a l’altra, i la càrrega de la bateria implica abocar l’aigua de nou a la primera tassa. Fins i tot si ho feu una o dues vegades sense vessar cap gota, sempre queda una mica a cada tassa que no s’ofereix.

Imagineu-vos que s’ofereixen centenars o fins i tot milers de vegades durant un període de dos o tres anys (per a una bateria de telèfon mòbil) o de 10 a 20 anys (per a un cotxe elèctric). Amb el pas del temps, tots els milers de coses petites i grans que surten malament sumen a una mica d'aigua desapareguda. Fins i tot vessar una gota amb prou feines visible, és a dir, una desena d’un mil·lilitre, s’afegeix a un litre sencer si passa 10.000 vegades. Això ni tan sols inclou la possibilitat que una tassa no passi d'alguna manera que perdi encara més aigua, com si sorgís una fuita o escalfés i causés l'evaporació.

De la mateixa manera que l’aigua desapareix inevitablement quan s’aboca d’una tassa a una altra, es necessita més energia per carregar la bateria del que realment emmagatzema i s’obté menys energia del que hi ha emmagatzemat. La proporció d’energia perduda per l’energia emmagatzemada creix amb el pas del temps.

De fet, com més utilitzeu una bateria, més es malgasta l'energia i més aviat arribarà la bateria a un punt en què estigui mort i no es pugui recarregar de manera útil. Jo i els altres estem estudiant maneres de fer que aquests cicles de descàrrega-recàrrega funcionin amb més facilitat per reduir la quantitat de residus, però la segona llei de la termodinàmica sempre assegurarà que no hi hagi cap manera de desfer-la del tot.

Aquest article va ser publicat originalment a The Conversation de Steve W. Martin. Llegiu l'article original aquí.