Bateria de lítio iônica

A bateria de lítio iônico tornou-se um componente indispensável em uma grande variedade de dispositivos e veículos, desde laptops e telefones celulares até carros híbridos e elétricos. Suas vantagens vão desde a alta densidade de energia, recarregabilidade e peso leve (até 70% mais leve do que as baterias de chumbo-ácido); maior segurança sem produzir subprodutos tóxicos como as baterias de chumbo-ácido; além disso, elas não produzem subprodutos tóxicos como as baterias de chumbo-ácido; portanto, seus fabricantes trabalham incansavelmente para desenvolver melhores materiais de cátodo/ânodo, eletrólitos sólidos que garantam baterias de alta capacidade para uso seguro dentro das baterias - apenas para manter essas vantagens!

Inovações recentes incluem uma bateria de lítio iônico que utiliza poli(líquido iônico) como eletrólito em vez de usar solventes orgânicos voláteis, como o cobalto nas LIBs atuais, como material eletrólito. Esse desenvolvimento revolucionário promete densidades de energia mais altas a custos mais baixos, com menor dependência de metais caros e problemáticos, como o cobalto, encontrado nas LIBs atuais.

As baterias iônicas de lítio consistem em um ânodo, um cátodo, um separador e um eletrólito, sendo que o ânodo armazena íons de lítio e o cátodo atua como um espaço de armazenamento de elétrons, enquanto um separador bloqueia o fluxo de elétrons dentro da bateria. Por fim, um eletrólito transporta íons de lítio carregados positivamente entre o ânodo e o cátodo durante a descarga e de volta ao ânodo durante a carga por meio de processos de intercalação/desintercalação que ocorrem simultaneamente - esse processo é conhecido como intercalação/desintercalação em termos técnicos.

Um anodo normalmente composto de material de grafite é combinado com um catodo feito de sulfetos ou nitretos metálicos não inflamáveis para armazenar íons de lítio por meio de intercalação, em que eles são fisicamente incorporados entre camadas 2D de carbono que compõem o grafite em massa, para fins de armazenamento. A descarga da célula envolve um ânodo que passa por uma meia reação de oxidação que libera íons de lítio positivos e, ao mesmo tempo, cria elétrons carregados negativamente por meio de um circuito externo; durante a descarga, o ânodo passa por uma meia reação de oxidação que produz íons de lítio positivos, enquanto os elétrons carregados negativamente são transportados pelo circuito externo até o cátodo, onde ocorre a meia reação de redução e a corrente elétrica flui pelo circuito externo.

Há muitos tipos, como bateria de íon de lítio de 72 V, bateria de lítio de 12 volts e 20ah, bateria de lítio de 20ah. As reações de oxidação-redução devem ocorrer em temperatura e condições ideais; caso contrário, mudanças estruturais significativas podem reduzir significativamente a capacidade da bateria e diminuir sua ciclabilidade (a medida de quantas cargas e descargas uma bateria pode suportar antes que sua capacidade comece a diminuir), aumentando potencialmente a pressão interna da célula, o que representa uma ameaça à segurança de dispositivos móveis como tablets e smartphones.