Como funciona uma bateria de íons de lítio?

Como transportador de energia elétrica e fonte de energia para muitos dispositivos, podemos dizer que as baterias de íons de lítio são essenciais para nós. Sem ele, nosso mundo provavelmente não funcionará corretamente. Então, o que é bateria de íons de lítio? E o que o torna tão importante?

O que é bateria de íons de lítio e como ela funciona?

As baterias de íons de lítio são baterias recarregáveis, o que significa que dependem principalmente do movimento de íons de lítio entre eletrodos positivos e negativos. Durante a carga e descarga, o Li+ é intercalado e desintercalado entre dois eletrodos. Ao carregar, o Li + é desintercalado do eletrodo positivo e, em seguida, incorporado no eletrodo negativo através do eletrólito, para que o eletrodo negativo fique em um estado rico em lítio. Ao descarregar, vice-versa.

A bateria de lítio pode ser dividida em bateria de lítio e bateria de íon de lítio. Usamos baterias de íon de lítio em nossos aparelhos diários, como telefones celulares e laptops, mas geralmente as chamamos de baterias de lítio. Geralmente, as baterias de lítio usam materiais que contêm lítio como eletrodos, o que a torna o ícone das baterias modernas de alto desempenho. As verdadeiras baterias de lítio raramente são usadas em nossa vida diária devido ao alto risco de segurança.

Vantagens e desvantagens das baterias de íon de lítio

Vantagens

• Alta tensão. A tensão de operação da célula única é tão alta quanto 3,7-3,8 V (3,2 V para fosfato de ferro de lítio), que é três vezes maior que as baterias Ni-Cd e Ni-MH.
• Grande energia específica. A energia específica real é de cerca de 555 Wh/kg, o que significa que a capacidade específica do material pode atingir mais de 150 mAh/g (3-4 vezes a de Ni-Cd, 2-3 vezes a de Ni-MH), que está perto de 88% de seu valor teórico.
• Longo ciclo de vida. Geralmente, pode atingir mais de 500 vezes, ou até mais de 1000 vezes de carregamento, e o fosfato de ferro de lítio pode atingir mais de 2000 vezes.
• Pequena auto-descarga . À temperatura ambiente, a taxa de autodescarga de um íon de lítio totalmente carregado após ser armazenado por um mês é de cerca de 2%, o que é muito menor do que Ni-Cd (que é de 25-30%) e Ni-MH (que é 30-35%).
• Carregamento rápido. A capacidade de 1C pode atingir mais de 80% da capacidade nominal após carregamento por 30 minutos, e a da bateria de ferro fósforo pode atingir 90% da capacidade nominal por 10 minutos.
• Temperatura de trabalho. A temperatura de trabalho é de -25 a 45 °C. Com a melhoria do eletrólito e do cátodo, espera-se que se expanda para -40 a 70 °C.

Desvantagens

• Envelhecer facilmente. Ao contrário de outras baterias recarregáveis, a capacidade das baterias de íons de lítio diminuirá lentamente. A taxa de declínio depende do número de vezes usado e da temperatura. Como as altas temperaturas podem ser destrutivas (o material da bateria será quebrado), o recurso é mais fácil de incorporar em produtos eletrônicos com alta corrente de operação.
• Intolerância à cobrança excessiva . Quando sobrecarregados, os íons de lítio excessivamente incorporados ficarão permanentemente imobilizados na treliça e não poderão ser liberados, resultando em uma vida útil curta da bateria.
• Intolerância à descarga excessiva. Durante a descarga excessiva, o eletrodo desintercala muitos íons de lítio, resultando em colapso da rede e redução da vida útil da bateria.
• Problemas de segurança. O eletrólito orgânico usado nas baterias de íons de lítio faz com que a bateria tenha certos riscos de segurança, como queimar ou até explodir.

Aplicativos

Atualmente, as baterias de íons de lítio são usadas principalmente nos seguintes campos.

Aplicação em produtos eletrônicos 

As baterias de íons de lítio podem ser menores e mais leves, por isso são amplamente utilizadas em produtos eletrônicos portáteis. Com a popularidade dos telefones celulares, câmeras digitais, filmadoras, laptops e consoles de jogos portáteis (PSPs), o mercado de baterias de íon de lítio manteve um rápido crescimento.

Aplicação em veículos de transporte

A bateria de íon de lítio tem as vantagens de boa densidade de energia e densidade de potência. De maneira abrangente, ele supera as outras baterias, por isso tem sido amplamente utilizado em vários veículos elétricos, como bicicletas elétricas e carros elétricos.

Aplicação na área aeroespacial  

Em 2004, baterias de íons de lítio foram usadas em Mars Lander e Rover. Além disso, a Agência de Exploração Espacial da NASA e outras agências espaciais estão considerando o uso de baterias de íons de lítio em missões espaciais. Atualmente, a principal função das baterias de íons de lítio no campo da aviação é fornecer suporte para lançamento e correção de voo e operação em terra.

Se você estiver interessado em saber mais sobre baterias, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco ou deixar um comentário. Ficaremos muito felizes em ouvir de você.