Bateria de iões de lítio
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A bateria de íon de lítio ou bateria de íon de lítio é um tipo de bateria de lítio
Tecnologias emergentes para e-mobilidade
Smartphones, câmeras a bordo, drones, ferramentas elétricas, motocicletas elétricas, scooters ... as baterias de lítio são onipresentes em nosso dia a dia e revolucionaram muitos usos. Mas o que eles realmente trazem e ainda podem evoluir?
história
Foi na década de 1970 que a bateria de íon de lítio foi introduzida por Stanley Whittingham. O trabalho deste último será continuado por John B. Goodenough e Akiro Yoshino em 1986. Somente em 1991 a Sony lançou a primeira bateria desse tipo no mercado e iniciou uma revolução tecnológica. Em 2019, três co-inventores receberam o Prêmio Nobel de Química.
Como isso funciona?
Uma bateria de íon de lítio é, na verdade, um pacote de várias células de íon de lítio que armazenam e retornam energia elétrica. Uma bateria é baseada em três componentes principais: um eletrodo positivo, denominado cátodo, um eletrodo negativo, denominado ânodo, e um eletrólito, uma solução condutora.
Quando a bateria é descarregada, o ânodo emite elétrons através do eletrólito para o cátodo, que por sua vez troca íons positivos. O movimento muda durante o carregamento.
Portanto, o princípio de operação permanece o mesmo que para a bateria de "chumbo", exceto que aqui o chumbo e o óxido de chumbo dos eletrodos são substituídos por um cátodo de óxido de cobalto, que inclui um pequeno lírio e um ânodo de grafite. Da mesma forma, o ácido sulfúrico ou o banho-maria dão lugar a um eletrólito de sais de lítio.
O eletrólito usado hoje está na forma líquida, mas as pesquisas estão avançando em direção a um eletrólito sólido, mais seguro e durável.
Vantagens
Por que a bateria de íon de lítio substituiu todas as outras nos últimos 20 anos?
A resposta é simples. Esta bateria oferece excelente densidade de energia e, portanto, oferece o mesmo desempenho para economia de peso em comparação com chumbo, níquel ...
Essas baterias também têm uma autodescarga relativamente baixa (máximo de 10% ao mês), não precisam de manutenção e não têm efeito de memória.
Finalmente, se eles são mais caros do que as tecnologias de bateria mais antigas, eles são mais baratos do que o polímero de lítio (Li-Po) e permanecem mais eficientes do que o fosfato de lítio (LiFePO4).
Contras:
No entanto, as baterias de íon-lítio não são ideais e, em particular, têm mais danos às células se totalmente descarregadas. Portanto, para que não percam suas propriedades muito rapidamente, é melhor carregá-los sem esperar que se tornem planos.
Em primeiro lugar, a bateria pode representar sérios riscos à segurança. Quando a bateria está sobrecarregada ou cai abaixo de -5 ° C, o lítio se solidifica através dos dendritos de cada eletrodo. Quando o ânodo e o cátodo são conectados por seus dendritos, a bateria pode pegar fogo e explodir. Muitos casos foram relatados com Nokia, Fujitsu-Siemens ou Samsung, explosões também ocorreram em aeronaves, por isso hoje é proibido transportar uma bateria de íon-lítio no porão, e o embarque na cabine é muitas vezes limitado em termos de potência (proibido acima 160 Wh e sujeito a permissão de 100 a 160 Wh).
Assim, para combater esse fenômeno, os fabricantes implantaram sistemas de controle eletrônico (BMS) capazes de medir a temperatura da bateria, regular a tensão e atuar como disjuntores em caso de anomalia. Eletrólito sólido ou gel de polímero também são perspectivas exploradas para contornar o problema.
Além disso, para evitar o superaquecimento, o carregamento da bateria é desacelerado nos últimos 20 por cento, portanto, os tempos de carregamento costumam ser anunciados em apenas 80% ...
No entanto, uma bateria de íon de lítio altamente prática para o uso diário tem um profundo impacto no meio ambiente, primeiro ao extrair o lítio, que requer uma quantidade astronômica de água doce, e depois reciclá-lo no final de sua vida. No entanto, a reciclagem ou reutilização está aumentando a cada ano.
Qual é o futuro do íon de lítio?
À medida que a pesquisa avança cada vez mais em direção a tecnologias alternativas que são menos poluentes, mais duráveis, mais baratas de fabricar ou mais seguras, a bateria de íon-lítio atingiu seu potencial?
A bateria de íon de lítio, que tem funcionado comercialmente há três décadas, não deu sua última palavra, e os desenvolvimentos continuam a melhorar a densidade de energia, velocidade de carregamento ou segurança. Vimos isso ao longo dos anos, especialmente no campo dos veículos motorizados de duas rodas, onde a scooter só existia há cerca de cinquenta quilômetros há 5 anos, algumas motocicletas agora ultrapassam 200 terminais de alcance.
As promessas de uma revolução também são legiões como o eletrodo de carbono Nawa, bateria dobrável Jenax, 105 ° C de temperatura de operação em NGK ...
Infelizmente, a pesquisa muitas vezes se depara com a dura realidade da lucratividade e dos imperativos industriais. Enquanto se aguarda o desenvolvimento de tecnologia alternativa, especialmente o esperado lítio-ar, o íon-lítio ainda tem um futuro brilhante pela frente, especialmente no mundo dos veículos elétricos de duas rodas, onde a redução de peso e pegada são critérios importantes.
