Como Funcionam as Baterias de Lítio? | PT
Os trabalhos pioneiros sobre a bateria de lítio começaram em 1912 sob G.N. Lewis, mas só foi no início da década de 1970 que as primeiras baterias de lítio não recarregáveis se tornaram comercialmente disponíveis. Tentativas de desenvolver baterias de lítio recarregáveis seguiram na década de 1980, mas falharam devido a instabilidades no lítio metálico usado como material de ânodo. (A bateria de lítio metálico utiliza lítio como ânodo; Li-ion utiliza grafite como ânodo e materiais ativos no cátodo).
O lítio é o metal mais leve, possui o maior potencial eletroquímico e fornece a maior energia específica por peso. Baterias recarregáveis com lítio metálico no ânodo poderiam fornecer densidades de energia extraordinariamente altas; no entanto, foi descoberto em meados da década de 1980 que o ciclo produzia dendritos indesejados no ânodo. Essas partículas de crescimento penetram no separador e causam um curto-circuito elétrico. A temperatura da célula aumentaria rapidamente e se aproximaria do ponto de fusão do lítio, causando uma reação térmica em cadeia, também conhecida como "desgaseificação com chama". Um grande número de baterias de lítio metálico recarregáveis enviadas para o Japão foi recolhido em 1991 depois que uma bateria em um telefone celular liberou gases inflamáveis e causou queimaduras no rosto de um homem.
A instabilidade inerente do lítio metálico, especialmente durante o carregamento, mudou a pesquisa para uma solução não metálica usando íons de lítio. Em 1991, a Sony comercializou o primeiro Li-ion e hoje essa química se tornou a bateria mais promissora e de crescimento mais rápido do mercado. Embora menor em energia específica do que o lítio-metal, o Li-ion é seguro, desde que os limites de tensão e corrente sejam respeitados.
O crédito pela invenção da bateria de óxido de lítio-cobalto deve ir para John B. Goodenough (1922).
A chave para a energia específica superior é a alta voltagem da célula de 3,60V. Melhorias nos materiais ativos e nos eletrólitos têm o potencial de aumentar ainda mais a densidade de energia. As características de carga são boas e a curva de descarga plana oferece uma utilização eficaz da energia armazenada em um espectro de tensão desejável e plano de 3,70–2,80V/célula.
Em 1994, o custo de fabricação de Li-ion na célula cilíndrica 18650 era de mais de US$10 e a capacidade era de 1.100mAh. Em 2001, o preço caiu para menos de US$3 enquanto a capacidade aumentou para 1.900mAh. Hoje, as células 18650 de alta densidade energética fornecem mais de 3.000mAh e os custos estão diminuindo. A redução de custos, o aumento da energia específica e a ausência de material tóxico abriram o caminho para fazer do Li-ion a bateria universalmente aceita para aplicações portáteis, indústrias pesadas, trens de energia elétrica e satélites. O 18650 mede 18mm de diâmetro e 65mm de comprimento.
O Li-ion é uma bateria de baixa manutenção, uma vantagem que a maioria das outras químicas não pode reivindicar. A bateria não tem memória e não precisa ser exercida (descarga completa deliberada) para mantê-la em boa forma. A autodescarga é inferior a metade da dos sistemas baseados em níquel, o que ajuda nas aplicações de medidores de combustível. A voltagem de célula nominal de 3,60V pode alimentar diretamente telefones celulares, tablets e câmeras digitais, oferecendo simplificações e reduções de custo em relação a designs multicélulas. As desvantagens são a necessidade de circuitos de proteção para evitar abusos, bem como o preço elevado.
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