Baterias de íon-lítio

­As baterias de íon-lítio, hoje em dia, são bastante populares . É possível encontrá-las em laptops, PDAs, telefones celulares e iPods. Elas são tão comuns porque, proporcionalmente, são as baterias recarregáveis com maior capacidade de armazenamento de energia, atualmente existentes.

As baterias de íon-lítio também têm aparecido nos noticiários ultimamente. O motivo? Ocasionalmente, elas pegam fogo. Embora isso não seja muito comum (apenas dois ou três conjuntos a cada milhão delas apresentam o problema), quando acontece, a situação é bem grave. Em algumas casos, o índice de falha pode aumentar, obrigando os fabricantes a fazer um recall que lhes custa milhões de dólares.

As baterias de íon-lítio são populares porque têm várias vantagens importantes sobre as concorrentes:

– costumam ser muito mais leves do que outros tipos de baterias recarregáveis do mesmo tamanho. Os eletrodos de uma bateria de íon-lítio são feitos de lítio e carbono leve. Além disso, o lítio também é um elemento altamente reativo, o que significa que é possível armazenar bastante energia em suas ligações atômicas. Significando uma densidade de energia muito alta para essas baterias.

– Aqui vai um modo de obter uma perspectiva sobre a densidade de energia. Uma bateria de íon-lítio pode armazenar 150 watts-hora de eletricidade em 1 kg de bateria. Já um pacote de bateria de NiMH  (hidreto de metal-níquel) consegue armazenar talvez 100 watts-hora por quilograma, embora o mais comum seja de 60 a 70 watts-hora. Uma bateria de chumbo-ácido tem a capacidade de armazenar apenas 25 watts-hora por quilo. Usando a tecnologia chumbo-ácido, são necessários 6 kg para armazenar a mesma quantidade de energia que uma bateria de íon-lítio de 1 kg. A diferença é enorme.

– elas mantêm sua carga. Um conjunto de baterias íon-lítio perde apenas cerca de 5% da sua carga por mês, enquanto as baterias NiMH perdem 20% no mesmo período;

– elas não apresentam o efeito memória, o que significa que não é preciso descarregá-las totalmente antes da recarga, como acontece com outros tipos de baterias;

– as baterias de íon-lítio conseguem suportar centenas de ciclos de carga/descarga.

Mas isso não significa que essas baterias são infalíveis. Elas também têm algumas desvantagens:

– começam a se decompor assim que saem da fábrica, durando apenas de dois a três anos a partir do dia de fabricação, quer você as use ou não;

– são extremamente sensíveis a temperaturas altas. O calor faz com que as baterias de íon-lítio se decomponham muito mais rapidamente do normal;

– se você descarregá-las completamente, elas não podem mais ser utilizadas;

– um conjunto de baterias íon-lítio deve ter um computador de bordo para gerenciá-la, tornando-as ainda mais caras do que já são;

– há uma pequena chance de que, se uma bateria de íon-lítio falhar, ela se incendeie.

Os conjuntos de baterias de íon-lítio vêm em todas as formas e tamanhos, mas todos têm a mesma aparência no seu interior.

As células de íon-lítio podem ser cilíndricas, sendo quase idênticas às pilhas AA, ou podem ser prismáticas, o que significa que são quadradas ou retangulares.

  • O computador, que é composto de:- um ou mais sensores de temperatura para monitorar a temperatura da bateria;

    – um conversor de tensão e um circuito regulador para manter níveis seguros de tensão e corrente;

    – um cabo conector blindado para notebook, que permite que energia e informações entrem e saiam do conjunto de baterias;

    – uma derivação de tensão, que monitora a capacidade energética individual de cada célula do conjunto;

    – um monitor do estado de carga da bateria, um pequeno computador que cuida de todo o processo de carga para certificar-se de que as baterias sejam carregadas o mais rapidamente e plenamente possível.

    Se o conjunto de baterias esquentar demais durante a carga ou o uso, o computador irá desligar o fluxo de energia para tentar resfriar os componentes. Se você deixar seu laptop em um carro extremamente quente e tentar usá-lo, pode ser que esse computador o impeça de ligá-lo até que ele se resfrie. Caso as células sejam completamente descarregadas, elas se estragam e o conjunto de baterias irá ser desligado. Este computador também pode manter um registro do número de ciclos de carga/descarga da bateria, informando ao gerenciador de bateria do laptop e, portanto, ao usuário, qual é a carga restante da bateria.

    Estamos falando de um computador bem sofisticado, e que também usa a energia das baterias, o que explica o motivo das baterias de íon-lítio perderem 5% de sua energia a cada mês, mesmo não sendo utilizadas.

    Assim como a maioria das baterias, essas também têm um invólucro de metal por fora. O uso de metal é particularmente importante aqui, já que a bateria é pressurizada. E esse invólucro de metal tem um tipo de válvula de escape de ar sensível à pressão. Se a bateria atingir uma temperatura muito elevada, com o risco de explosão devido ao excesso de pressão, essa válvula cuida de liberar a pressão extra. Mas é provável que a bateria fique inutilizada depois disso, o que indica que devemos evitar que ela chegue a esse ponto. A válvula está lá apenas para funcionar como uma medida de segurança, assim como o Coeficiente Positivo de Temperatura (PTC), um dispositivo que impede que a bateria superaqueça.

    Esse invólucro de metal abriga uma longa espiral composta de três lâminas finas coladas umas nas outras:

    • um eletrodo positivo;
    • um eletrodo negativo;
    • um separador.

    Dentro do invólucro, essas lâminas estão submersas em um solvente orgânico que age como o eletrólito. Um dos solventes comuns é o éter.O separador é uma lâmina bem fina de plástico com minúsculos furos e, como o nome já diz, separa os eletrodos positivo e negativo ao mesmo tempo em que permite que os íons passem através dele.

    O eletrodo positivo é composto de óxido de lítio-cobalto, ou LiCoO2. Já o negativo é composto de carbono. Quando a bateria é carregada, os íons de lítio passam pelo eletrólito do eletrodo positivo para o negativo e se ligam ao carbono. Durante a descarga, os íons de lítio saem do carbono e voltam ao LiCoO2.

    O movimento desses íons de lítio ocorre a uma tensão relativamente alta, de forma que cada célula produz 3,7 volts. Este valor é muito maior do que o 1,5 volt típico de uma pilha alcalina AA que você compra no supermercado e ajuda a tornar as baterias de íon-lítio mais compactas em pequenos dispositivos como telefones celulares.

    Baterias de íon-lítio são caras, então lá vão algumas coisas que você deve saber se quiser que elas durem mais:- a composição química íon-lítio prefere descarga parcial à descarga profunda, o que significa que é melhor evitar que ela descarregue totalmente. Como a composição química lítio-íon não tem “memória”, ela não é danificada pela descarga parcial. Caso a tensão de uma célula de íon-lítio cair a um determinado nível, ela não poderá mais ser usada;

    – elas envelhecem. As baterias de íon-lítio têm um tempo de vida útil que vai de 2 a 3 anos, mesmo se não forem usadas. Por isso, não evite usar a bateria pensando que elas vão durar mais. Além disso, se estiver comprando um novo conjunto de baterias, certifique-se de que é realmente novo. Já sabe, se ele esteve na prateleira da loja por um ano, não vai durar muito. É importante olhar a data de fabricação;

    – evite o calor, ele decompõe as baterias.

    Baterias explodem, CUIDADO:

    Caso a bateria fique quente o bastante para causar a ignição do eletrólito, você terá um incêndio.

    Quando um incêndio assim acontece, ele normalmente é causado por um curto-circuito interno na bateria. Lembre-se do que vimos na última seção: as baterias de íon-lítio possuem uma lâmina separadora que mantém os eletrodos positivo e negativo separados. Pois é, caso essa lâmina sofra algum dano e os eletrodos se toquem, a bateria se aquece bem rapidamente. Talvez você já tenha sentido o tipo de calor que uma bateria pode produzir se já colocou uma bateria normal de 9 volts no seu bolso. Se uma moeda causar um curto-circuito entre os dois terminais, a bateria fica bem quente.

    Caso um separador falhe, o mesmo tipo de curto-circuito acontece dentro de uma bateria de íon-lítio. Tendo em vista que esse tipo de bateria tem muita energia armazenada, ela fica muito quente, fazendo com que libere o solvente orgânico que é usado como eletrólito. Dessa forma, o calor (ou uma faísca nas proximidades) pode iniciar o fogo. Quando isso acontece dentro de uma das células, o calor do fogo vai passando para as outras células e todo o conjunto pega fogo.

    É importante lembrar que esses incêndios são muito raros. Mas, ainda assim, basta uns dois incêndios e um pouco de cobertura da mídia para iniciar um recall.

    Fonte: INTERNET

    2011 04 07