![\"\"](\"https:\/\/www.electricity-magnetism.org\/wp-content\/uploads\/2022\/08\/battery-principle-of-operation.png\")
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As baterias operam com base no princ\u00edpio fundamental das c\u00e9lulas eletroqu\u00edmicas, onde rea\u00e7\u00f5es redox espont\u00e2neas ocorrem em dois eletrodos separados por um eletr\u00f3lito. Este eletr\u00f3lito \u00e9 uma subst\u00e2ncia condutora i\u00f4nica e isolante el\u00e9trica. A energia qu\u00edmica \u00e9 armazenada em metais de alta energia, como Zn ou Li, que n\u00e3o s\u00e3o estabilizados por liga\u00e7\u00f5es de d-el\u00e9trons, diferentemente dos metais de transi\u00e7\u00e3o. Todas as baterias, apesar da diversidade de tipos e combina\u00e7\u00f5es de materiais, operam com base no mesmo princ\u00edpio de rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o-redu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Baterias s\u00e3o projetadas para que a rea\u00e7\u00e3o redox energeticamente favor\u00e1vel ocorra somente quando os el\u00e9trons se movem atrav\u00e9s da parte externa do circuito. Em termos simples, cada bateria \u00e9 projetada para manter o c\u00e1todo e o \u00e2nodo separados, prevenindo uma rea\u00e7\u00e3o imediata. Os el\u00e9trons armazenados fluir\u00e3o apenas quando o circuito estiver fechado, ou seja, quando a bateria for colocada em um dispositivo e este for ligado. As baterias s\u00e3o essencialmente fontes de energia el\u00e9trica cont\u00ednua (DC), convertendo energia qu\u00edmica armazenada em energia el\u00e9trica atrav\u00e9s de um processo eletroqu\u00edmico.<\/p>\n
Existem diversas composi\u00e7\u00f5es de materiais usados em baterias, resultando em diferentes capacidades e comportamentos. Os materiais mais comuns incluem chumbo, n\u00edquel e l\u00edtio, cada um com diferentes sa\u00eddas de energia e especificidades para diferentes aplica\u00e7\u00f5es. Por exemplo, as baterias de \u00edon de l\u00edtio possuem alta capacidade espec\u00edfica (3.86 Ah\/g) e um potencial de eletrodo extremamente baixo (\u22123.04 V contra eletrodo padr\u00e3o de hidrog\u00eanio), tornando o l\u00edtio um material ideal para baterias de alta tens\u00e3o e energia.<\/p>\n
Em uma c\u00e9lula eletroqu\u00edmica, rea\u00e7\u00f5es redox espont\u00e2neas resultam em uma mudan\u00e7a nos estados de oxida\u00e7\u00e3o dos \u00e1tomos envolvidos. Os el\u00e9trons s\u00e3o transferidos de um elemento para outro, oxidando o \u00e2nodo (perda de el\u00e9trons) e reduzindo o c\u00e1todo (ganho de el\u00e9trons). A rea\u00e7\u00e3o redox t\u00edpica em uma c\u00e9lula Daniell, por exemplo, envolve eletrodos de Zn e Cu, cada um em contato com uma solu\u00e7\u00e3o de seu pr\u00f3prio \u00edon. O resultado dessas rea\u00e7\u00f5es \u00e9 o ac\u00famulo de cobre s\u00f3lido no c\u00e1todo e a corros\u00e3o do eletrodo de zinco na solu\u00e7\u00e3o como c\u00e1tions de zinco.<\/p>\n
As baterias de \u00edon de l\u00edtio funcionam atrav\u00e9s da oxida\u00e7\u00e3o do l\u00edtio no \u00e2nodo de grafite-l\u00edtio, gerando \u00edons de l\u00edtio que migram atrav\u00e9s do eletr\u00f3lito at\u00e9 o c\u00e1todo, onde s\u00e3o incorporados ao \u00f3xido de cobalto de l\u00edtio. Essas rea\u00e7\u00f5es podem ser revertidas para recarregar a c\u00e9lula, com os \u00edons de l\u00edtio deixando o c\u00e1todo e migrando de volta para o \u00e2nodo. A rea\u00e7\u00e3o global (descarga \u00e0 esquerda, carga \u00e0 direita) \u00e9 representada por: C6<\/sub>Li + CoO2<\/sub> \u21c4 C6<\/sub> + LiCoO2<\/sub>.<\/p>\n<\/p>\n