O Que São Eletrólitos e Como Funcionam nas Baterias
Os eletrólitos são meios contendo íons que conduzem eletricidade através do movimento desses íons, mas não conduzem elétrons. Nas baterias, o eletrólito é uma solução interna que pode ser líquida ou semelhante a uma pasta. A escolha do eletrólito é crucial para o desempenho e a segurança da bateria.
Eletrólitos em Baterias de Lítio-Íon
Em baterias de lítio-íon, o eletrólito geralmente consiste em um sal de lítio dissolvido em solventes orgânicos. Um bom eletrólito deve ter baixa reatividade com outros componentes da célula, alta condutividade iônica, baixa toxicidade, uma ampla janela de estabilidade de voltagem eletroquímica (0-5V) e estabilidade térmica.
Eletrólitos em Baterias Alcalinas
Hidróxido de potássio aquoso é usado como eletrólito em baterias alcalinas baseadas em níquel-cádmio, níquel-hidrogênio e dióxido de manganês-zinco.
Composição das Baterias
As baterias são compostas por uma variedade de materiais, resultando em diferentes capacidades e comportamentos. Os materiais mais comuns incluem chumbo, níquel, zinco e lítio, cada um com diferentes saídas e específicos para diferentes propósitos.
Células Eletroquímicas
Vários tipos de células eletroquímicas foram produzidos, incluindo células galvânicas, células eletrolíticas, células de combustível, células de fluxo e pilhas voltaicas.
Baterias de Célula Úmida
Uma bateria de célula úmida possui um eletrólito líquido. Também conhecida como célula inundada ou célula ventilada, as células úmidas foram precursoras das células secas e são comumente usadas como ferramenta de aprendizado em eletroquímica.
Baterias de Célula Seca
Uma célula seca usa um eletrólito em pasta com apenas umidade suficiente para permitir o fluxo de corrente. Diferente da célula úmida, a célula seca pode operar em qualquer orientação sem derramar, pois não contém líquido livre.
Componentes Comuns das Baterias
A composição química e material das baterias determina seu tamanho, formato e desempenho geral. No entanto, a maioria das baterias possui alguns componentes comuns, embora sua composição material possa variar.
Cátodo
O cátodo é o eletrodo positivo ou oxidante que adquire elétrons do circuito externo e é reduzido durante a reação eletroquímica. Em baterias de lítio, os materiais do cátodo são geralmente construídos a partir de LiCoO2 ou LiMn2O4.
Ânodo
O ânodo é o eletrodo negativo ou redutor que libera elétrons para o circuito externo e oxida durante uma reação eletroquímica. O material do ânodo mais comum é o grafite litificado, LixC6.
Separador
O separador é uma membrana permeável colocada entre o ânodo e o cátodo de uma bateria. Sua função principal é manter os dois eletrodos separados para evitar curtos-circuitos elétricos, ao mesmo tempo que permite o transporte de portadores de carga iônica.
Coletor de Corrente
Os coletores de corrente são componentes da bateria responsáveis por transferir o fluxo de elétrons dos eletrodos para um circuito externo. Vários tipos de coletores de corrente estão disponíveis: malha, espuma e folha.
Conclusão
Entender os eletrólitos e sua função nas baterias é essencial para o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia mais eficientes e seguras. A escolha do eletrólito adequado é fundamental para otimizar o desempenho e a segurança das baterias.
