TECNOLOGIA APLICADA DA BATERIA DE ÍON LÍTIO

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Segundo FREEDOM (1894), um átomo que ganha ou perde elétrons pode ser considerado um íon. Eventualmente para se ter uma elevada corrente, a bateria do carro tende a usa placas de espessura fina com a finalidade de aumenta sua área de extensão. Porém toda vez que descarrega sua vida útil vem a ser diminuída.

[...] A bateria é um acumulador Chumbo-Ácido capaz de transformar energia química em energia elétrica e vice-versa, em reações quase completamente reversíveis, destinada a armazenar, sob forma de energia química, a energia elétrica que lhe tenha sido fornecida e restituí-la em condições determinadas. Utiliza materiais ativos nas reações químicas, que são o chumbo (nas placas) e o eletrólito, que é uma solução de ácido sulfúrico. As placas são designadas pelo sinal (+) e (-), ou seja, placas positivas e placas negativas respectivamente. (MOTITSUKI, 2008).

Segundo Benedetti (2011) as células podem ser conectadas em paralelo e em série onde o objetivo e de aumentar a voltagem dentre a corrente respectiva do sistema. A capacidade de energia de uma bateria condiz com a diferença de potencial entre o cátodo e o ânodo, sendo que ambos estão ligados a capacidade de energia que uma bateria possui (BENEDETTI, 2011).

Com o vasto crescimento e avanço das tecnologias em escala a bateria de Íon Lítio vem se adequando a combinação de processos que consideram desde a maneira como funcionam até sua estabilidade. As baterias podem ser classificadas em dois tipos, bateria primária e secundária.

Segundo CLEMENTE (s.d) a ideia das baterias de lítio ser leve podem representar 10resultados significativos quanto sua estrutura:

[...] Em outras palavras, é possível armazenar uma grande quantidade de energia em baterias pequenas e leves: se fossemos utilizar outros tipos de bateria, como por exemplo, bateria de hidreto metálico de níquel ou bateria de níquel cádmio, para armazenarmos uma determinada quantidade de energia, teria baterias com o tamanho e peso duas ou até mesmo três vezes maiores que as baterias de íons de lítio precisariam ter (CLEMENTE, s.d).

Segundo DOUGLAS (2012), a nova forma de mudar a energia química por meio de reações químicas da bateria tende a possibilitar a fabricação de inúmeros formatos de bateria que inclusive interferem na sua densidade e desempenho isso mediante a presença de filmes que não são rígidos, sem falar que apresentam excelente propriedade mecânica em seu formato final.

A potência dessa bateria e a precisão de disponibilização dos veículos elétricos motivam muitos consórcios mundiais com a missão de melhorar a tecnologia para maior segurança e desempenho, sempre com menor custo possível. A maior prioridade para baterias recarregáveis de lítio-íon usadas em veículos elétricos e utilizações que demandam alta potência é o requisito de segurança. (ZHANG, 2007).

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2 BATERIAS

Atualmente a bateria de íon lítio está conquistando cada vez mais o mercado, apresentando características como sua densidade energética sendo o dobro e tendo peso de até 10 vezes menor do que uma bateria convencional de níquel cádmio. Sua capacidade de efetua cargas cada vez mais rápidas associadas inclusive há baixas manutenções as tornam como de maior proveito como especificado no uso do carro elétrico (WINTER,1998).

Na expansão térmica nota-se que a quantidade obtida de energia não pode ser maior, pois caso venha acontecer à sobrecarga será eminente, tendo em consideração ainda o fato de que a bateria está em processo de desgaste. Se o total que a bateria dispõe de carga e expresso em ampere por hora, sua corrente por ventura deverá ser dita no formato da taxa C (“C rate”), (HUNTER,2003).

[...] O princípio de funcionamento das baterias de íon lítio baseia-se no fenômeno de intercalação iônica. Este fenômeno é descrito pela difusão dos íons de lítio (Li+) através da rede cristalina tanto do cátodo como do ânodo, com a diferença que quando intercala em um, de intercala do outro, e vice-versa. A intercalação de um Li+ num eletrodo requer, obrigatoriamente, para manter sua neutralidade, a intercalação de um elétron (FOGAÇA, s.d).

Os elementos ânodo (-) e cátodo (+) são formados por átomos que se apresentam em concepções parecidas com lâminas apresentando espaços onde os íons de lítio se depositam, este meio de transporte utilizado e que constituem o eletrodo. O ânodo é por onde entra a corrente vinda do meio externo sendo produzido por grafita com metal cobre e os íons que se inserem nos planos de estruturas hexagonais de carbono. Já o cátodo a corrente sai do sistema para o circuito externo que une seu desenvolvimento está associado aos átomos de íons lítio que se intercalam em uma estrutura onde se tem presente o LixCoO2, conforme apresentado na figura abaixo (SCROSATI,2017).

Figura 1: Funcionamento da bateria de íon Lítio.

[pic 2]

Fonte: FOGAÇA, J. R. V, 2017.

O processo da carga e descarga dessa bateria não é simples, sendo que o processo de carga vem a ter necessidade da utilização de uma fonte de energia externa, sendo esta a energia elétrica. Esta possui uma tensão que vai dos 3,00V indo para 4,20V, tensão máxima que os eletrodos atingem em sua plena abundância. A descarga por se ocorre de forma natural, visto que o os elétrons seguem na mesma direção do circuito elétrico que por se gera energia (FERGUS, 2010).

Conforme o autor FERGUS (2010) o processo de pesquisa desse tipo de carga e material está em decorrência de algumas características:

- Baixa variação de volume em toda a estrutura evidente que representa cerca de 1 % durante a ciclagem, que vem a associa a estabilidade por si da bateria;

- Não há alteração de eletrólito, nem alteração no SEI (plataforma adotada pelo Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações);

- Capacidade de exigem taxa de corrente alta e baixa temperatura;

- Elevada solidez térmica, tanto na carga como na descarga.

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2.1 Baterias primárias

Esta bateria se caracteriza por não poder ser recarregada sendo descartada após o uso. Exemplos: