As baterias de Lítio

As baterias de Lítio

7 de julho de 2020

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Introdução

Baterias hoje são fundamentais para o dia a dia de qualquer um. Seja na utilização em meios de transporte como carros, bicicletas elétricas ou outros, seja em aparelhos eletrônicos como celulares e notebooks ou para complexos sistemas de armazenamento de energia elétrica, é inimaginável um mundo sem a presença de baterias.

Evolução das baterias

Criadas em 1780 pelos Italianos Luigi Galvani e Alessandro Volta em um experimento que envolvia Zinco, Cobre, Papel (ou tecido) embebedados em água salgada e um sapo morto.

Ao longo da história, diferentes tipos de baterias surgiram como a bateria de chumbo ácido, muito utilizada em automóveis à combustão, em 1912 surgiu a primeira bateria de Lítio metálico, criada por G. N. Lewis, e posteriormente surgiu a bateria de íons de Lítio que é a mais utilizada em várias aplicações nos tempos atuais.

Somente em 1992 foi comercializada a primeira bateria de Íons de Lítio recarregável, lançada pela Sony Corporation.

Componentes de uma bateria de Íons de Lítio

Toda bateria, independentemente de seu tipo, consiste em:

  • Anodo, com o polo negativo da bateria, responsável por “segurar” a carga da bateria.
    • Eletrólito, um solvente condutor dos íons e assim capaz de fazer as intermediações entre polos da bateria.
    • Catodo, com seu polo positivo, feitos de diferentes compostos metálicos, onde é estabelecida a diferença entre os vários tipos de baterias.

No caso das baterias de lítio, há também a presença de um coletor normalmente de cobre no catodo, um coletor normalmente de alumínio no anodo, além de um separador micro poroso no eletrólito, responsável por impedir o contato direto entre catodo e anodo

Caso ocorra contato direto entre Anodo e Catodo, será gerado um curto-circuito na bateria. Tal evento que pode ser causado por perfurações, altas temperaturas e outros problemas, pode gerar inflamações da bateria ou pequenas explosões.

A imagem a seguir é uma simples representação dos componentes de uma bateria de íons de Lítio.

Propriedades eletroquímicas

Íons são espécies químicas que ao perderem ou ganharem elétrons, apresentam um número de elétrons diferente do número de prótons, criando íons carregados positivamente (cátions) e negativamente (ânions), ao perder e ganhar elétrons respectivamente.

O Lítio, elemento químico facilmente encontrado no grupo 1 da tabela periódica (metais alcalinos), possui apenas um elétron em sua camada de valência, com uma alta capacidade para perder este elétron, é um elemento extremamente reativo, adicionando um pedaço de Lítio puro à água, é possível observar este pedaço entrando em reação química.

Entretanto, quando parte de um óxido de metal, torna-se um componente bem estável.

Operação

Durante a carga da bateria, os íons de Lítio são separados do óxido (catodo), passando pelo eletrólito e chegando ao grafite (anodo) e estabelecendo-se de forma intercalada entre as camadas do grafite, que tem como função segurar estes íons, enquanto os elétrons, incapazes de percorrer o mesmo caminho, vão do anodo ao catodo através de um condutor elétrico (gerando eletricidade), proporcionando uma condição instável de forma que que ao conectar uma carga, o processo inverso ocorre, levando à descarga das baterias.

Durante o processo de carga, ocorre a oxidação do Anodo e a redução do Catodo, reações que são invertidas durante a descarga da bateria. A repetição do ciclo de carga e descarga, gera imperfeições nos metais e eventualmente acúmulo de camadas no eletrólito, fazendo com que as baterias recarregáveis tenham sua vida útil limitada.

Conclusão

As baterias fazem parte de nosso dia a dia e estão constantemente trabalhando ao mesmo tempo em que pesquisadores continuam a desenvolver novas tecnologias para melhorá-las.

Dentre os vários tipos e subtipos de baterias, como chumbo ácido, Lítio, íons de Lítio, Li-NMC entre outros, cada um tem sua finalidade e melhor resultado para diferentes aplicações, por isso, é importante considerar o tipo, fabricante, vida útil de cada uma e averiguar qual melhor se adapta às necessidades de cada caso.

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7 de julho de 2020
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