Bateria

Explicamos o que é uma bateria e como esse dispositivo funciona. Além disso, os tipos de baterias existentes e o que é uma bateria.

As baterias convertem energia química em energia elétrica.

O que é bateria?

Uma bateria elétrica, também chamada de bateria elétrica ou acumulador, é um dispositivo composto de células eletroquímicas capaz de converter a energia química dentro delas em energia elétrica . Assim, as baterias geram corrente contínua e, dessa forma, servem para alimentar diversos circuitos elétricos , dependendo de seu tamanho e potência.

As baterias foram totalmente incorporadas em nossas vidas diárias desde sua invenção no século 19 e sua comercialização em massa no século 20. O desenvolvimento de baterias anda de mãos dadas com o avanço tecnológico da eletrônica. Controles remotos, relógios, computadores de todos os tipos, telefones celulares e um grande grupo de aparelhos contemporâneos usam baterias como fonte de energia elétrica, por isso são fabricados com diferentes potências.

As baterias têm uma capacidade de carga determinada pela natureza de sua composição e que é medida em amperes-hora (Ah), o que significa que a bateria pode fornecer um ampere de corrente em uma hora contínua. Quanto maior sua capacidade de carga, mais corrente ela pode armazenar dentro.

Por último, o curto ciclo de vida da maioria das baterias comerciais tornou-as um potente poluente para a água e o solo , uma vez que, uma vez concluído o seu ciclo de vida, não podem ser recarregadas ou reutilizadas e são descartadas. Após a oxidação de sua cobertura metálica, as baterias liberam seu conteúdo químico no meio ambiente e alteram sua composição e pH .

Veja também: Condutividade elétrica

Como funciona uma bateria?

As baterias possuem células químicas com pólos positivo e negativo.

O princípio fundamental de uma bateria consiste nas reações de oxidação-redução ( redox ) de certas substâncias químicas , uma das quais perde elétrons (oxida) enquanto a outra ganha elétrons (reduz), podendo retornar à sua configuração inicial dadas as condições necessárias : a aplicação de eletricidade (carregamento) ou o fechamento do circuito (descarga).

As baterias contêm células químicas que possuem um pólo positivo (ânodo) e um pólo negativo (cátodo) , bem como eletrólitos que permitem o fluxo elétrico para o exterior. Essas células convertem energia química em energia elétrica, por meio de um processo reversível ou irreversível, dependendo do tipo de bateria, que, uma vez concluída, esgota sua capacidade de receber energia . Neste, dois tipos de células são distinguidos:

  • Primário. Aqueles que, uma vez que a reação ocorreu, não podem retornar ao seu estado original, esgotando assim sua capacidade de armazenar corrente elétrica . Eles também são chamados de baterias não recarregáveis.
  • Escolas de ensino médio. Aquelas que podem receber uma aplicação de energia elétrica para restaurar sua composição química original, podendo ser utilizadas inúmeras vezes antes de se esgotarem completamente. Eles também são chamados de baterias recarregáveis.

Tipos de bateria

As baterias de lítio têm melhor densidade de energia e melhor taxa de descarga.

Existem muitos tipos de baterias, dependendo dos elementos utilizados na sua fabricação, tais como:

  • Pilhas alcalinas. Normalmente descartável. Eles usam hidróxido de potássio (KOH) como eletrólito. A reação química produtora de energia ocorre entre o zinco (Zn, ânodo) e o dióxido de manganês (MnO 2 , cátodo). São baterias extremamente estáveis, mas de curta duração.
  • Baterias de chumbo-ácido. Comum em veículos e motocicletas. São baterias recarregáveis ​​que, quando carregadas, possuem dois eletrodos de chumbo : um cátodo de dióxido de chumbo (PbO 2 ) e um ânodo de chumbo esponjoso (Pb). O eletrólito utilizado é o ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) em solução aquosa. Por outro lado, quando a bateria está descarregada, o chumbo apresenta-se na forma de sulfato de chumbo (II) (PbSO 4 ) depositado sobre o chumbo metálico (Pb). Então, durante a carga inicial, o PbSO 4 é reduzido a Pb nas placas negativas, e o PbO 2 é formadonos aspectos positivos. Nesse processo, o chumbo é oxidado e reduzido ao mesmo tempo. Por outro lado, durante a descarga, o PbO 2 é reduzido a PbSO 4 e o Pb é oxidado para produzir também PbSO 4 . Esses dois processos podem ser repetidos ciclicamente até que os cristais de PbSO 4 se tornem muito grandes para perder a reatividade química. É o caso quando se diz coloquialmente que a bateria foi sulfatada e deve ser substituída por uma nova.
  • Pilhas de níquel . Custo muito baixo, mas desempenho péssimo, eles são alguns dos primeiros a serem fabricados na história. Por sua vez, deram origem a novas baterias como:
    • Ferro-níquel (Ni-Fe). Eles consistiam em tubos finos enrolados em folhas de aço niquelado. Nas placas positivas havia hidróxido de níquel (III) (Ni (OH) 3 ) e nas placas negativas ferro (Fe). O eletrólito utilizado é o hidróxido de potássio (KOH). Embora sua vida útil tenha sido muito longa, eles foram descontinuados devido ao seu baixo desempenho e alto custo.
    • Níquel-cádmio (Ni-Cd). Eles são compostos por um ânodo de cádmio (Cd) e um cátodo de hidróxido de níquel (III) (Ni (OH) 3 ) e hidróxido de potássio (KOH) como eletrólito. Esses acumuladores são perfeitamente recarregáveis, mas possuem baixa densidade de energia (apenas 50Wh / kg). Além disso, são cada vez menos utilizados devido ao seu elevado efeito memória (redução da capacidade das baterias quando efetuamos cargas incompletas) e porque o cádmio é muito poluente.
    • Hidreto de níquel (Ni-MH). Eles usam oxihidróxido de níquel (NiOOH) como ânodo e uma liga de hidreto de metal como cátodo. Possuem maior capacidade de carga e menor efeito memória em relação às baterias Ni-Cd, além de não prejudicarem o meio ambiente por não possuírem Cd (muito poluente e perigoso). Eles foram os pioneiros no uso de veículos elétricos, pois são perfeitamente recarregáveis.
  • Baterias de íon de lítio (Li-ION). Eles usam um sal de lítio como eletrólito. São as baterias mais utilizadas em pequenos aparelhos eletrônicos , como telefones celulares e outros dispositivos portáteis. Destacam-se pela enorme densidade de energia, somada ao fato de serem muito leves, possuem tamanho pequeno e bom desempenho, mas possuem vida útil máxima de três anos. Outra vantagem que eles têm é o efeito de pouca memória. Além disso, quando superaquecidos podem explodir, visto que seus elementos são inflamáveis, portanto, seu custo de produção é elevado devido ao fato de que elementos de segurança devem ser incorporados.
  • Baterias de polímero de lítio (LiPo). São uma variação das baterias de lítio comuns , têm melhor densidade de energia e melhor taxa de descarga, mas têm a desvantagem de serem inutilizáveis ​​se perderem sua carga abaixo de 30%, por isso é fundamental não deixá-las descarregar completamente. Eles também podem superaquecer e explodir, por isso é muito importante nunca esperar muito para olhar para a bateria ou sempre mantê-la em um local seguro, longe de substâncias inflamáveis.

Bateria e bateria

Em muitos países de língua espanhola, apenas o termo bateria é usado  .

Os termos célula e bateria neste contexto são sinônimos e vêm desde os primeiros dias da manipulação humana da eletricidade. Os primeiros acumuladores eram constituídos por grupos de células ou discos metálicos para aumentar a corrente fornecida inicialmente, e que podiam ser dispostos de duas maneiras: um em cima do outro, formando uma bateria , ou um ao lado do outro, em forma de bateria .

Deve ser esclarecido, no entanto, que em muitos países de língua espanhola apenas o termo bateria é usado , e um acumulador é preferido para outros dispositivos elétricos, como capacitores, etc.