Prós e Contras das Pilhas de Lítio
Passaram algumas décadas desde a estreia comercial das baterias recarregáveis de lítio, que hoje dominam o mercado como a principal escolha para a energia portátil.
Propostas pela primeira vez na década de 1970 e produzidas comercialmente pela Sony em 1991, as baterias de lítio são agora utilizadas em telemóveis, aviões e automóveis. Apesar de várias vantagens que as têm levado a um sucesso crescente na indústria energética, as baterias de iões de lítio têm alguns inconvenientes e são um tema que suscita muita discussão.
Mas o que são exatamente as baterias de lítio e como funcionam?
Índice
[lord-icon icon=”424-question-bubble-outline” animation=”morph”][/lord-icon] De que são feitas as pilhas de lítio?
Uma pilha de lítio é formada por quatro componentes-chave. Tem o cátodo, que determina a capacidade e tensão da bateria e é a fonte dos iões de lítio. O ânodo permite que a corrente elétrica flua através de um circuito externo e, quando a bateria está carregada, os iões de lítio são armazenados no ânodo.
O eletrólito é formado por sais, solventes e aditivos e serve como conduto dos iões de lítio entre o cátodo e o ânodo. Finalmente, existe o separador, a barreira física que mantém o cátodo e o ânodo separados.
[lord-icon icon=”27-globe-outline” animation=”morph”][/lord-icon] Comparação entre baterias de lítio e íão-lítio
As pilhas de lítio não são fáceis e seguras de recarregar; este problema levou à invenção de pilhas de iões de lítio. Elas podem ser carregadas várias vezes antes de se tornarem ineficazes. As baterias de lítio, no entanto, não são recarregáveis, mas oferecem mais capacidade do que as baterias de iões de lítio. Têm uma maior densidade de energia do que as baterias de iões de lítio. As baterias de lítio utilizam lítio metálico como ânodo, ao contrário das baterias de lítio iónico, que utilizam uma série de outros materiais para formar o seu ânodo. As baterias de iões de lítio estão em desvantagem na medida em que a sua vida útil é de cerca de três anos, depois disso, não têm qualquer valor.
[lord-icon icon=”220-arrow-9″ animation=”morph”][/lord-icon] Como Funcionam
Em ambos os tipos, as correntes elétricas ocorrem devido a uma reação química que tem lugar no interior da bateria. O ânodo de uma célula move os eletrões para o cátodo que se encontra na extremidade oposta da célula. O eletrólito que separa o cátodo do ânodo armazena energia elétrica e serve como condutor elétrico, permitindo que a eletricidade circule através da bateria e alimente um circuito ou aparelho.
[lord-icon icon=”54-photo-picture-landscape-gallery-outline” animation=”morph”][/lord-icon] História das Baterias à Base de Lítio
Os químicos trabalharam na ideia da bateria de lítio em 1912, embora só nos anos 70 é que os primeiros exemplos se tornaram disponíveis para os consumidores, e estas baterias não eram recarregáveis. A instabilidade química do lítio metálico tornou as baterias de lítio recarregáveis demasiado difíceis de desenvolver. Em 1991, os cientistas utilizaram compostos de lítio mais estáveis para criar uma bateria. Esta bateria de iões de lítio era recarregável e mais leve em peso do que outras tecnologias de baterias recarregáveis disponíveis na altura.
[lord-icon icon=”237-star-rating” animation=”morph”][/lord-icon] Utilizações das baterias de lítio e de iões de lítio
Ambos os tipos de baterias oferecem muita energia para o seu tamanho. Podem ser utilizadas em qualquer número de aparelhos, desde lanternas a leitores de discos compactos. As baterias de iões de lítio podem ser formadas em muitas formas, o que as torna ideais para artigos como computadores portáteis, iPods e telemóveis. A sua capacidade de recarga torna-as fontes de energia ideais para a eletrónica de consumo. As baterias de lítio são a bateria de eleição quando se trata de alimentar pacemakers artificiais devido à sua longa duração e à quantidade de energia que oferecem. As baterias de lítio funcionam bem como fontes de energia de longo prazo em aparelhos que estão fora de alcance, tais como detetores de fumo e placas-mãe de computadores.
✔️ Vejamos Agora as Vantagens Das Pilhas de Lítio ✔️
👍 Vantagem: Elevada densidade energética
A alta densidade de energia é uma das principais vantagens da tecnologia das baterias de iões de lítio. Com equipamentos eletrónicos como os telemóveis a precisarem de funcionar durante mais tempo entre as cargas, consumindo ainda mais energia, há sempre necessidade de baterias com uma densidade de energia muito superior. Além disso, existem muitas aplicações de energia, desde ferramentas elétricas a veículos elétricos. A densidade de energia muito mais elevada oferecida pelas baterias de iões de lítio é uma vantagem distinta. Os veículos elétricos também necessitam de tecnologia de baterias com uma elevada densidade de energia.
👍 Vantagem: Carregamento rápido
A propriedade de carregamento rápido das baterias de iões de lítio tornou-o preferível em relação às outras baterias recarregáveis. Devido a esta razão, estas baterias são utilizadas em aparelhos e outros dispositivos portáteis que requerem um carregamento frequente.
O tempo necessário para carregar completamente é muito inferior ao das outras baterias disponíveis no mercado. É compatível com a tecnologia de carregamento rápido.
👍 Vantagem: Diferentes tipos disponíveis
Existem diferentes tipos de baterias de iões de lítio disponíveis no mercado, algumas com forma cilíndrica e outras com forma prismática. Esta tecnologia oferece a vantagem de escolher o tipo específico de bateria para um determinado dispositivo, o que significa que a tecnologia certa pode ser utilizada para a aplicação específica necessária.
Não só para pequenos dispositivos e aplicações, mas também oferece níveis de corrente muito mais elevados para veículos elétricos e ferramentas elétricas.
👍 Vantagem: Vida útil mais longa
As baterias de iões de lítio têm uma vida útil mais longa e continuam a proporcionar um melhor desempenho durante um longo período de tempo. Como os ciclos de carga e descarga das baterias de iões de lítio são elevados, têm a capacidade de apresentar um melhor desempenho após 5000 ciclos, enquanto algumas outras baterias perdem 30% da sua capacidade após 1000 ciclos.
Estas baterias podem ser carregadas regularmente sem afetar a sua capacidade de carga. As baterias de iões de lítio têm uma vida útil 10 vezes superior à das baterias de chumbo-ácido e continuam a fornecer 80% da sua capacidade nominal após 2000 ciclos. Como estas baterias não exigem manutenção ativa, uma compra única garante a longevidade.
👍 Vantagem: Redução do consumo de energia
Como as baterias de iões de lítio retêm e poupam carga durante um período de tempo mais longo, devido à sua propriedade de ciclos de carga-descarga elevados, reduzindo a utilização e o custo da energia.
👍 Vantagem: Tensão da célula
A voltagem produzida por cada célula de iões de lítio é de cerca de 3,6 volts. Isto tem muitas vantagens. Sendo superior à das células normais de níquel-cádmio, níquel-hidreto metálico e mesmo das células alcalinas normais a cerca de 1,5 volts e chumbo-ácido a cerca de 2 volts por célula, a tensão de cada célula de lítio-ião é superior, exigindo menos células em muitas aplicações de bateria. Para os smartphones, só é necessária uma única célula, o que simplifica a gestão de energia.
👍 Vantagem: Características da carga
As características de carga de uma célula de iões de lítio ou de uma bateria são razoavelmente boas. Fornecem uma constante razoável de 3,6 volts por célula antes de cair quando é utilizada a última carga.
👍 Vantagem: Auto-descarga
Um problema com muitas baterias recarregáveis é a taxa de auto-descarga. As células de iões de lítio são que a sua taxa de auto-descarga é muito inferior à de outras células recarregáveis. É normalmente de cerca de 5% nas primeiras 4 horas após a carga, mas depois cai para um valor de cerca de 1 ou 2% por mês.
👍 Vantagem: Baixa manutenção
Uma grande vantagem da bateria de iões de lítio é que não necessita de manutenção para garantir o seu desempenho.
👍 Vantagem: Mais pequeno e mais leve
As baterias de iões de lítio são mais leves em comparação com outras baterias recarregáveis e tendo em conta a sua capacidade. O que torna mais eficiente a sua utilização nos dispositivos eletrónicos portáteis e é viável para cumprir as suas especificações, tais como o peso e o fator de forma que mais importa na venda dos produtos. Não apenas nos telemóveis, mas também nos carros elétricos e nos carrinhos de golfe para a indústria aeroespacial.
👍 Vantagem: Elevada Densidade Energética
Alta densidade de energia significa ter alta capacidade de energia sem ser grande ou volumosa. É a razão pela qual ainda existe no mundo do progresso como os computadores portáteis e os smartphones o exigem.
Como hoje em dia os aparelhos estão a ser desenvolvidos, que podem ser mais pequenos mas necessitam e funcionam com alta potência e proporcionam maior qualidade, a bateria de iões de lítio é perfeita para isso. Isto dá à bateria uma classificação de alta potência enquanto ainda se mantém com um tamanho relativamente pequeno. O tamanho compacto torna-a uma escolha popular na indústria móvel.
👍 Vantagem: Instalar e esquecer
Outra vantagem fundamental ligada à utilização de baterias de iões de lítio é que a sua manutenção é muito reduzida. Uma bateria de iões de lítio manterá o seu nível de desempenho sem necessidade de qualquer manutenção periódica.
❌ Vejamos Agora as Desvantagens Das Pilhas de Lítio❌
👎 Desvantagem: Custo
As baterias de lítio são muito mais caras para o fabricante do que as baterias de níquel-cádmio. Esse suplemento de preço é depois transferido para o consumidor – o que significa que uma bateria de lítio lhe vai custar.
👎 Desvantagem: Duração do Ciclo da Bateria de Iões de Lítio
Já reparou como o seu telefone já não dura tanto tempo como antes? Isso porque as pilhas de lítio envelhecem, mesmo quando não estão a ser usadas (e mais rapidamente quando estão a ser usadas). Por isso, com o tempo, terá de substituir a sua bateria de lítio se quiser mesmo que ela dure. Não é um problema se a bateria do seu aparelho for de fácil acesso, mas se não for (iPhone – estamos a olhar para si), isso pode ser um incómodo.
👎 Desvantagem: Envelhecimento
Uma das principais desvantagens das baterias de iões de lítio para a eletrónica de consumo é que as baterias de iões de lítio sofrem com o envelhecimento. Não só este tempo ou calendário depende, como também depende do número de ciclos de carga e descarga que a bateria sofreu. Muitas vezes, as baterias só conseguem suportar 500 – 1000 ciclos de carga-descarga antes de a sua capacidade cair. Com o desenvolvimento da tecnologia de iões de lítio, este número está a aumentar, mas, passado algum tempo, as baterias podem precisar de ser substituídas e isso pode ser um problema se estiverem incorporadas no equipamento.
As baterias de iões de lítio também envelhecem, quer estejam ou não em uso. Apesar da utilização, existe também um elemento relacionado com o tempo para a redução da capacidade. Quando é necessário armazenar uma pilha ou bateria de óxido de lítio, de cobalto ou de LCO de consumo típico, esta deve ser parcialmente carregada – cerca de 40% a 50% e mantida numa área de armazenamento fria. O armazenamento nestas condições ajudará a aumentar a vida útil.
👎 Desvantagem: Fim de vida
O fim do ciclo de vida das baterias de iões de lítio não é tão direto como o das baterias de chumbo-ácido. Enquanto 99% das baterias de chumbo-ácido são recicladas, apenas 5% das baterias de iões de lítio o são. E as baterias de chumbo-ácido são menos dispendiosas de reciclar do que as de iões de lítio, porque a maioria dos fabricantes tem em conta os custos de reciclagem no preço do produto.
👎 Desvantagem: Transporte
Esta desvantagem da bateria de iões de lítio tem vindo à tona nos últimos anos. Muitas companhias aéreas limitam o número de baterias de iões de lítio que levam, o que significa que o seu transporte se limita aos navios.
Para os passageiros dos transportes aéreos, as baterias de iões de lítio precisam frequentemente de estar na bagagem de mão, embora, com a posição de segurança, esta situação possa mudar de tempos a tempos. Mas o número de baterias pode ser limitado. Quaisquer baterias de iões de lítio transportadas separadamente devem ser protegidas contra curto-circuitos por coberturas de proteção, etc. É particularmente importante quando algumas das grandes baterias de iões de lítio, como as utilizadas em grandes bancos de energia.
É necessário verificar antes de voar se um grande banco de baterias de iões de lítio pode ou não ser transportado. Infelizmente, a orientação nem sempre é particularmente clara.
👎 Desvantagem: Tecnologia em desenvolvimento
Embora as pilhas de iões de lítio estejam disponíveis há muitos anos, podem ainda ser consideradas uma tecnologia imatura por alguns, uma vez que se trata, em grande medida, de uma área em desenvolvimento. Isto pode constituir uma desvantagem em termos do facto de a tecnologia não permanecer constante. No entanto, como estão constantemente a ser desenvolvidas novas tecnologias de iões de lítio, também pode ser uma vantagem, uma vez que estão a surgir melhores soluções.
👎 Desvantagem: Segurança
Em termos gerais, as pilhas de lítio são bastante seguras. Comparando o número de baterias de lítio que existem por aí com os problemas, todos os sinais apontam para a sua grande segurança. Mas tem havido algumas incidências que as envolvem em sobreaquecimento e que provocam incêndios. Isto pode acontecer especialmente se duas baterias entrarem em contacto e causarem um curto-circuito entre elas. Devido à sua elevada densidade energética, isso produz muito calor – o que não é uma coisa boa. Na sua maioria, isto significa apenas ter cuidado ao transportar e armazenar baterias de lítio, mas é uma falha geral da tecnologia.
[lord-icon icon=”245-edit-document-outline” animation=”morph”][/lord-icon] Conclusão
Podemos afirmar que as vantagens são muito mais do que as desvantagens e, por isso, as pilhas de lítio estão a ser usadas mais como parte da nossa vida quotidiana. Além disso, com o avanço da tecnologia atual, elas estão a ficar mais pequenas e mais potentes. No entanto, se queremos que a nossa bateria nos proporcione o seu melhor desempenho, durante o período mais longo possível, devemos ter cuidado com o seu armazenamento, carregamento e manutenção.
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