Bateria de Chumbo-Ácido
As baterias de chumbo-ácido são baterias secundárias (recarregáveis) compostas por uma carcaça, duas placas de chumbo ou grupos de placas, sendo uma delas o eletrodo positivo e a outra o eletrodo negativo, além de um preenchimento de ácido sulfúrico a 37% (H2SO4) como eletrólito. A maioria das baterias de chumbo-ácido no mundo são destinadas a automóveis para a partida, iluminação e ignição (SLI), com cerca de 320 milhões de unidades comercializadas em 1999. Em 1992, aproximadamente 3 milhões de toneladas de chumbo foram usadas na fabricação dessas baterias.
Aplicações Industriais
As aplicações industriais das baterias de chumbo-ácido incluem o uso como fonte de tração para veículos de mineração, empilhadeiras e como fontes de energia estacionárias, como em sistemas de armazenamento de energia de emergência (UPS) e estações de sinalização para ferrovias e telecomunicações.
Composição e Estrutura
A bateria de chumbo-ácido possui um eletrodo negativo feito de chumbo esponjoso ou poroso e um eletrodo positivo composto de óxido de chumbo, ambos imersos em uma solução eletrolítica de ácido sulfúrico e água. Um separador elétrico, mas quimicamente permeável, impede o contato físico direto entre os eletrodos e também evita curto-circuitos elétricos através do eletrólito. A tensão nominal de uma célula é de cerca de 2V, mas essa tensão varia entre aproximadamente 1,75V e 2,4V, dependendo do estado de carga e da corrente de carregamento ou descarga.
Funcionamento e Eficiência
As reações químicas durante a carga e descarga definem o funcionamento das baterias de chumbo-ácido. Durante a descarga, o chumbo e o dióxido de chumbo nos eletrodos reagem com o ácido sulfúrico no eletrólito, formando sulfato de chumbo. Esse sulfato se forma inicialmente em um estado amorfo finamente dividido, revertendo facilmente para chumbo, dióxido de chumbo e ácido sulfúrico durante a recarga. As baterias de chumbo-ácido têm eficiências coulômbicas de cerca de 85% e eficiências energéticas na ordem de 70%.
Vantagens e Desvantagens
Entre as vantagens das baterias de chumbo-ácido estão o baixo custo de fabricação e a capacidade de fornecer altos níveis de corrente de surto, sendo comuns em aplicações onde a capacidade (acima de aproximadamente 10 Ah) é mais importante que o peso e a facilidade de manuseio. Contudo, elas são sensíveis a ciclos de descarga profunda e, devido à alta densidade do chumbo, possuem uma energia específica relativamente baixa.
Tipos de Baterias de Chumbo-Ácido
Existem principalmente dois grupos de baterias de chumbo-ácido: a bateria VLA (bateria de chumbo-ácido ventilada), que é uma bateria de eletrólito líquido, e a bateria VRLA (bateria de chumbo-ácido regulada por válvula), que é selada ou regulada por uma válvula e onde o eletrólito é imobilizado em um separador absorvente ou em gel.
Química e Ciclo de Vida
O princípio de operação de uma bateria de chumbo-ácido é ilustrado pelos processos químicos que ocorrem durante a carga e a descarga. A formação de sulfato de chumbo durante a descarga e sua reversão durante a carga são cruciais. O envelhecimento das baterias de chumbo-ácido é principalmente causado pela corrosão interna das estruturas de chumbo dos eletrodos, formação de curtos-circuitos finos e pela sulfatação do chumbo. Baterias de ciclo profundo podem fornecer de 200 a mais de 3000 ciclos de carga/descarga.
Características e Parâmetros
As características importantes de uma bateria incluem a tensão da célula, a tensão de corte, a capacidade, a taxa C, a autodescarga e a profundidade de descarga. Por exemplo, uma bateria automotiva comum pode ter uma capacidade de cerca de 70 Ah, especificada a uma corrente de 3,5 A. As baterias de chumbo-ácido se autodescarregam gradualmente, mesmo quando não conectadas, com uma taxa estimada de 5% ao mês a temperaturas moderadas.
Outros Tipos de Baterias
Além das baterias de chumbo-ácido, existem vários outros tipos de baterias, classificadas por tamanho, formato, química e aplicação. Exemplos incluem baterias alcalinas, baterias de lítio, baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH) e baterias de íon de lítio.
Perguntas Frequentes
Quais são os 2 tipos básicos de baterias? Existem dois tipos básicos de baterias: primárias (não recarregáveis) e secundárias (recarregáveis).
Quais são os principais tipos de baterias de chumbo-ácido? Os principais tipos são a bateria SLI, a bateria de tração, a bateria AGM e a bateria de gel.
Quais são os principais prós e contras das baterias de chumbo-ácido? As vantagens incluem baixo custo de fabricação e alta corrente de surto. As desvantagens incluem sensibilidade a ciclos de descarga profunda e baixa energia específica.
