Baterias de íon de lítio vs. Chumbo ácido

Dois dos tipos de bateria com os quais você está mais familiarizado, talvez sem saber, são a bateria de ácido de chumbo e a bateria de íon de lítio. A maioria dos carros na América carrega uma bateria de ácido de chumbo a bordo, enquanto praticamente todo Blackberry e laptop obtém sua energia de uma bateria de íon de lítio. Um tipo de bateria é bom para o seu carro e o outro para o seu telefone celular provém dos produtos químicos usados ​​dentro de cada tipo de bateria.

Uma bateria é um dispositivo eletroquímico, o que significa que cria eletricidade por meio de reações químicas controladas entre diferentes substâncias. A maioria das baterias, incluindo baterias de íon de lítio e chumbo-ácido, incluem um ânodo, um cátodo e uma substância entre eles serve como um eletrólito. O ânodo é geralmente o terminal positivo e a corrente elétrica flui para dentro dele quando a bateria está em uso. O cátodo é geralmente o terminal negativo e, quando em uso, a corrente elétrica flui para fora dele. A química entre eles é o que fornece a corrente elétrica com sua carga, mas eles requerem uma terceira substância na forma de um eletrólito para servir como meio. Se o ânodo e o cátodo entrassem em contato, o resultado seria um curto-circuito.

O ânodo e o cátodo em uma bateria de chumbo-ácido típica são feitos de chumbo e dióxido de chumbo, e são ligados por um eletrólito de uma solução que é aproximadamente um terço de ácido sulfúrico. Conforme a bateria descarrega eletricidade, a reação química converte gradualmente os dois eletrodos em sulfato de chumbo. Recarregar a bateria reverte parcialmente essa conversão.

As baterias de íon de lítio usam uma variedade de substâncias, sendo o elemento comum a migração de lítio entre os eletrodos durante a reação de produção de eletricidade. A grafite é normalmente usada para fazer o ânodo, enquanto os cátodos podem ser feitos de óxido de lítio-cobalto, fosfato de lítio-ferro ou óxido de lítio-manganês e outras substâncias à base de lítio. O eletrólito é normalmente uma solução de sal de lítio em um solvente orgânico. Recarregar uma bateria de íon de lítio reverte a migração do lítio na química da bateria.

As baterias de chumbo-ácido são um dos designs práticos e recarregáveis ​​mais antigos de baterias, que datam de meados do século XIX. Eles têm um dos designs de bateria de menor energia para peso e energia para volume que existem, o que os torna muito grandes e pesados ​​para a quantidade total de energia que podem produzir. O que eles têm a seu favor é que têm uma relação peso-oscilação muito alta, o que significa que podem fornecer um grande choque elétrico de uma vez. Isso os torna perfeitos para aplicações que precisam de um grande aumento repentino de energia, como acionadores de partida de automóveis. Baterias de chumbo-ácido também são baratas de se produzir. No entanto, eles não são muito bons em funções que requerem um fornecimento constante, baixo ou médio de eletricidade por um longo período de tempo. Eles também têm longos tempos de recarga.

Especialmente quando comparados com uma bateria de chumbo-ácido, os designs de íons de lítio têm uma alta relação potência / peso e potência / volume. Seria difícil imaginar laptops modernos, telefones celulares e outros dispositivos eletrônicos potentes sem esses baterias, porque atender a essas demandas de energia com outros designs de bateria significaria baterias mais pesadas e mais curtas vidas. Existem até baterias de íon de lítio com grande capacidade de surto, como a bateria de chumbo-ácido. No entanto, eles têm duas grandes desvantagens. Primeiro, eles são muito caros de fazer. Em segundo lugar, sua capacidade de manter a carga diminui mesmo quando a bateria não está em uso. Uma bateria de chumbo-ácido pode continuar funcionando com boa capacidade por vários anos. Qualquer pessoa que tenha mantido a mesma bateria de celular ou laptop por um ou dois anos sabe o mesmo não pode ser dito da bateria de íon de lítio típica.