PILHAS E BATERIAS: BATERIAS DE ÍON-LÍTIO

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Células que possuem o ânodo de lítio normalmente são projetadas com eletrólitos não aquosos. Contudo, a utilização de compostos de intercalação como cátodos e de lítio metálico como ânodo resultou em problemas de corrosão, uma vez que o lítio ao se depositar eletroquimicamente no ânodo de lítio durante o processo de recarga do dispositivo faz com que o depósito seja mais poroso do que o metal na sua forma original. Durante os ciclos de recarga, há uma perda de lítio na interface ânodo/eletrólito, fazendo com que este seja instável termodinamicamente, permanecendo estável cineticamente apenas com o filme passivante que é formado na interface. Desta forma, a célula acaba se tornando mais sensível às variações térmicas, mecânicas e elétricas. A resolução deste problema pode ser dada através da utilização de dispositivos íon-Li (VARELA et.al.; 2002).

Os dispositivos íon-Li são projetados com dois eletrodos de intercalação, altamente reversíveis, cuja área superficial do ânodo é de aproximadamente 1 m2/g e não é alterada com os ciclos. Desta forma, o desempenho da célula não é comprometido com o aumento de recargas (VARELA et.al.; 2002).

O funcionamento das baterias de íon-Li é baseado na difusão dos íons de lítio através de uma rede cristalina tanto do catodo como do anodo, sendo que quando é intercalado em um, deintercala do outro, e assim sucessivamente. A neutralidade da intercalação em um eletrodo é mantida através da intercalação de um elétron. Desta forma, o eletrodo receptor do íon intercalante recebe um elétron, sendo reduzido e o eletrodo que cede o íon intercalante, e por conseqüência, um elétron, é oxidado (CHAGAS; URBANO; SCARMINIO, 2006).

A reação inicial após a confecção deste tipo de bateria é a de deintercalação, uma vez que o catodo contém todos os íons de lítio e o anodo encontra-se vazio. Desta maneira, os íons de lítio irão migrar (deintercalar) para eletrólito e irão em seguida intercalar no ânodo que entra em contato com eletrólito. Desta forma, um elétron deixa o catodo e migra para o anodo através de um circuito externo. Esse processo denominado carga, não espontâneo, sendo iniciado através da utilização de uma fonte elétrica externa. O processo de descarga é espontâneo. Durante a descarga, os íons de lítio saem do anodo e se intercalam no catodo, sendo que o elétron irá mover-se na mesma direção no circuito externo, o que acontece quando um aparelho eletrônico faz uso da bateria (JULIEN et. al.; 2016).

Dentre os principais eletrodos positivos utilizados atualmente estão os óxidos de metais de transição litiados, como os à base de manganês, cobalto e níquel. O eletrodo negativo mais utilizado é o carbono grafite, devido ao seu custo relativamente baixo, boa disponibilidade, bom desempenho (JULIEN et. al.; 2016).

Ao fim da vida útil, células de íon lítio causam menos danos ao serem descartadas do que as de chumbo ácido ou baterias a base de cádmio, sendo as confeccionadas a base de manganês as menos prejudiciais ao ambiente. Apesar das grandes vantagens, as baterias de íon lítio são negativamente frágeis e requerem um circuito de proteção para manter o processo de operação seguro (PEREZ; BERTUOL, 2012).

CONCLUSÃO

As baterias de íon lítio possuem ótima aplicação em dispositivos eletrônicos portáteis, sendo necessária sua constante melhora a fim de atender o avanço tecnológico, obtendo maior potencial de armazenamento de carga e maior ciclo de vida por quantidade de massa.

O bom funcionamento e os benefícios na utilização deste tipo de bateria secundária incentivam pesquisas de novos materiais rentáveis para aplicação como anodo, catodo e eletrólito, possibilitando a possível potencialização do desempenho e a diminuição do custo de fabricação.

REFERÊNCIAS

BOCCHI; N.; FERRACIN, L. C.; BIAGGIO, S. R. Pilhas e Baterias: funcionamento e impacto ambiental. Química Nova na Escola, n. 11, 2000.

CHAGAS, L. G. ; SCARMINIO, J. ; URBANO, A. Princípios Físicos e Químicos de Baterias de Íon Lítio. 2006.

PERES, B. A.; BERTUOL, D. A. Reciclagem de baterias de íons de lítio de aparelhos celulares: recuperação do solvente orgânico do eletrólito através da adsorção em carvão ativado. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, v.5; n.5; p.850-856, 2012.

SCHALKWIJK, G. Advances in Lithium-Ion Batteries. Springer Press, New York, 2002.

SCHERZ, P. Practical Electronics for Inventors. McGraw-Hill, New York, 2000.

SILVA, B. O.; CÂMARA, S. C.; AFONSO, J. C. Série histórica da composição química de pilhas alcalinas e zinco-carbono fabricadas