Ciencias Dos Materiais

BATERIAS DE ÍON LÍTIO

O Lítio é o mais leve de todos os metais usados em baterias, tem o maior potencial eletroquímico e fornece a maior densidade de energia por peso. Baterias recarregáveis que usam anodos de metal de lítio (eletrodos negativos) são capazes de fornecer tanto alta tensão quanto excelente capacidade, resultando em uma extraordinária densidade de energia alta. Depois de muita pesquisa em baterias recarregáveis de lítio durante os anos 80, foi descoberto que a o ciclo de carga/descarga causa mudanças no eletrodo de lítio. Essas transformações reduzem a estabilidade térmica, causando potenciais condições de fuga térmica. Quando isso ocorre, a temperatura da célula rapidamente se aproxima do ponto de derretimento do lítio, resultando em uma violenta reação chamada “abertura com chama”. Uma grande quantidade de baterias de lítio recarregáveis enviadas ao Japão teve que regressar em 1991 depois de uma bateria em um telefone celular liberar gases inflamáveis e causar danos no rosto da pessoa. Por causa da instabilidade inerente do metal de lítio, especialmente durante o carregamento, pesquisas conduziram para uma bateria de lítio não metálica que usa íons de lítio. Embora superficialmente menor em densidade de energia do que a de metal de lítio, a de Lítio-Íon é segura, tomadas certas precauções quando carregando e descarregando. Em 1991 a SONY comercializou a primeira bateria de Lítio-Íon. Outros fabricantes também se adaptaram à tecnologia. Hoje, a Lítio-Íon é a bateria que mais está crescendo e é a química de bateria mais promissora. A densidade de energia da bateria de Lítio-Íon é tipicamente o dobro das de NiCd padrão. Melhorias nos materiais de eletrodo ativo têm o potencial de aumentar a densidade de energia perto de três vezes em relação às de NiCd. Além da alta capacidade, as características de carga são razoavelmente boas e se comportam como as de NiCd em termos de características de descarga (forma similar do perfil de descarga, mas de tensão diferente). A curva de descarga plana oferece utilização eficiente da energia armazenada em um espectro de tensão desejável. A Lítio-Íon é uma bateria de baixa manutenção, uma vantagem que a maioria das outras químicas não têm.

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Não existe memória e nenhum ciclo programado é exigido para prolongar a vida da bateria. Além disso, a auto descarga é menor que a metade comparado com as de NiCd e NiMH. A alta tensão da célula de Lítio-Íon permite a fabricação de conjuntos de baterias que consistem em apenas uma célula. Muitos dos telefones móveis de hoje funcionam com uma célula simples, uma vantagem que simplifica o projeto da bateria. As tensões de alimentação de aplicações eletrônicas têm caído, o que requer poucas células por conjunto de baterias. Para manter a mesma energia, contudo, são necessárias maiores correntes. Isto enfatiza a importância de uma resistência muito baixa da célula para permitir fluxo irrestrito de corrente. Células de Lítio-Íon causam menos dano quando descartadas do que as de Chumbo-Ácido ou baterias à base de Cádmio. Entre a família de Lítio-Íon, o manganês é o mais amigável em termos de descarte. Apesar de suas vantagens totais, as de Lítio-Íon também têm as suas inconveniências. Ela é frágil e requer um circuito de proteção para manter uma operação segura. Embutido dentro de cada conjunto, o circuito de proteção limita a tensão de pico de cada célula durante a carga e previne que a tensão da célula caia muito durante a descarga. Além disso, a máxima corrente de carga e descarga é limitada e a temperatura da célula é monitorada para prevenir temperaturas extremas. O envelhecimento é uma preocupação com a maioria das baterias. Por razões desconhecidas, fabricantes de baterias são silenciosos sobre essa questão. Alguma deterioração da capacidade é perceptível após 1 ano, se a bateria estiver em uso ou não. Acima de 2 ou talvez 3 anos, a bateria frequentemente falha. Deve-se mencionar que outras químicas também têm efeitos degenerativos relacionados à idade. Isso é especialmente verdadeiro para as baterias de NiMH se expostas a altas temperaturas ambientes. Armazenar a bateria em um lugar fresco desacelera