Materiais Inovadores: Bateria de Lítio

        Nesta semana, comentaremos sobre as baterias de lítio, utilizadas em diversos equipamentos, desde celulares e outros aparelhos eletrônicos até carros híbridos e elétricos. As características que fazem tal bateria ser tão desejável são o baixo peso, alta densidade de energia, baixa autodescarga e habilidade de recarga.

        O lítio é o metal que pode ser aplicado em em baterias que possibilita a maior densidade de energia, além de ser o mais leve. No entanto, os ciclos de carga e descarga de tais baterias causava a redução da estabilidade térmica do metal, gerando gases inflamáveis prejudiciais aos usuários. Dessa forma, pesquisas conduziram ao uso de baterias não metálicas utilizando íon lítio, com pouca perda das propriedades interessantes do aparelho e extinguindo os riscos causados pela instabilidade do lítio metálico.
A bateria de íon lítio é composta por um ânodo, cátodo, eletrólito (composto orgânico com sais de lítio) e um separador poroso. Durante a carga da bateria, o eletrólito carrega cátions de lítio do cátodo para o ânodo através do separador, o que cria elétrons livres no cátodo. Tais elétrons livres, passando pelo aparelho sendo carregado (celular ou notebook, por exemplo), locomovem-se em direção ao ânodo, sendo impedidos de se movimentar dentro do próprio eletrólito pelo separador. Por outro lado, durante a descarga da bateria, o inverso ocorre, isto é, o ânodo libera íons lítios para o cátodo, gerando um fluxo de elétrons no sentido contrário. Dessa forma, essa bateria é facilmente recarregável.
       A densidade de energia, medida em watt-hora por quilograma (Wh/kg), representa a quantidade de energia que a bateria pode armazenar em relação à sua massa. Além disso, essa bateria necessita de pouca manutenção, já que não apresenta efeito memória que causa a perda da capacidade da bateria se esta não for completamente recarregada, o que gera as baterias comumente chamadas de “viciadas”.
        No entanto, a bateria de íon lítio é muito frágil e requer um circuito de proteção para que funcione de forma segura, além de se fazer necessário a limitação da corrente máxima de carga e descarga e o monitoramento de sua temperatura. Outro problema visto nesse tipo de bateria é o envelhecimento, de forma sua capacidade é deteriorada com o tempo, o que pode ser desacelerado pelo armazenamento da bateria em ambientes frescos e pela carga parcial.
Uma outra bateria de lítio que está sendo bastante pesquisada e produzida é a bateria de lítio-enxofre, que apresenta desempenho e segurança superiores aos das baterias de íon lítio. Em vez de grafite no ânodo, essa bateria utiliza lítio metálico, enquanto o cátodo será constituído de enxofre e carbono, levando a operações seguras a temperaturas muito superiores que a temperatura máxima de funcionamento seguro da bateria de íon lítio. Além disso, tais baterias possuem uma densidade de energia ainda maior que as baterias de íon lítio, possibilitando a construção de baterias menores e mais leves para uma mesma densidade de energia para os dois tipos de bateria.

Fontes:
https://www.sta-eletronica.com.br/…/vantagens-e-limitacoes-…
https://www.energy.gov/…/…/how-does-lithium-ion-battery-work
https://www.sta-eletronica.com.br/…/efeito-memoria-em-bater…
https://revistapesquisa.fapesp.br/foco-nas-baterias-de-lit…/