Li-ion é uma bateria de baixa manutenção, uma vantagem que a maioria dos outros produtos químicos não pode reivindicar. A bateria não tem memória e não necessita de exercício (descarga total deliberada) para mantê-la em bom estado. A autodescarga é menos da metade da dos sistemas à base de níquel e isso ajuda nas aplicações de medição de combustível. A tensão nominal da célula de 3,60 V pode alimentar diretamente telefones celulares, tablets e câmeras digitais, oferecendo simplificações e reduções de custos em projetos multicélulas. As desvantagens são a necessidade de circuitos de proteção para evitar abusos, bem como o preço elevado.
Tipos de baterias de íon de lítio
A Figura 1 ilustra o processo.
Li-ion é uma bateria de baixa manutenção, uma vantagem que a maioria dos outros produtos químicos não pode reivindicar. A bateria não tem memória e não necessita de exercício (descarga total deliberada) para mantê-la em bom estado. A autodescarga é menos da metade da dos sistemas à base de níquel e isso ajuda nas aplicações de medição de combustível. A tensão nominal da célula de 3,60 V pode alimentar diretamente telefones celulares, tablets e câmeras digitais, oferecendo simplificações e reduções de custos em projetos multicélulas. As desvantagens são a necessidade de circuitos de proteção para evitar abusos, bem como o preço elevado.
A bateria original de íons de lítio da Sony usava coque como ânodo (produto de carvão). Desde 1997, a maioria dos fabricantes de íons de lítio, incluindo a Sony, mudaram para o grafite para obter uma curva de descarga mais plana. A grafite é uma forma de carbono que possui estabilidade de ciclo de longo prazo e é usada em lápis de grafite. É o material de carbono mais comum, seguido pelos carbonos duros e moles. Os nanotubos de carbono ainda não encontraram uso comercial em íons de lítio, pois tendem a se emaranhar e afetar o desempenho. Um futuro material que promete melhorar o desempenho do íon-lítio é o grafeno.
A Figura 2 ilustra a curva de descarga de tensão de um íon de lítio moderno com ânodo de grafite e a versão inicial de coque.
Vários aditivos foram testados, incluindo ligas à base de silício, para melhorar o desempenho do ânodo de grafite. São necessários seis átomos de carbono (grafite) para se ligar a um único íon de lítio; um único átomo de silício pode se ligar a quatro íons de lítio. Isto significa que o ânodo de silício poderia, teoricamente, armazenar mais de 10 vezes a energia da grafite, mas a expansão do ânodo durante a carga é um problema. Ânodos de silicone puro, portanto, não são práticos e apenas 3–5 por cento de silício são normalmente adicionados ao ânodo de um produto à base de silício para atingir um bom ciclo de vida.
O uso de titanato de lítio nanoestruturado como aditivo anódico mostra um ciclo de vida promissor, boas capacidades de carga, excelente desempenho em baixas temperaturas e segurança superior, mas a energia específica é baixa e o custo é alto.
Experimentar materiais de cátodo e ânodo permite que os fabricantes reforcem qualidades intrínsecas, mas uma melhoria pode comprometer outra. A chamada “Célula de Energia” otimiza a energia específica (capacidade) para atingir tempos de funcionamento longos, mas com potência específica mais baixa; a “Power Cell” oferece potência específica excepcional, mas com capacidade menor. A “Célula Híbrida” é um compromisso e oferece um pouco de ambos.
Os fabricantes podem atingir uma energia específica elevada e um custo baixo com relativa facilidade adicionando níquel em vez do cobalto, mais caro, mas isso torna a célula menos estável. Embora uma empresa start-up possa concentrar-se em energia específica elevada e preço baixo para obter rápida aceitação no mercado, a segurança e a durabilidade não podem ser comprometidas. Fabricantes respeitáveis atribuem alta integridade à segurança e longevidade.
A maioria das baterias de íon-lítio compartilha um design semelhante que consiste em um eletrodo positivo de óxido metálico (cátodo) que é revestido em um coletor de corrente de alumínio, um eletrodo negativo (ânodo) feito de carbono/grafite revestido em um coletor de corrente de cobre, um separador e eletrólito feito de sal de lítio em um solvente orgânico. Mais informações, por favor, acesse teda battery.com.
A Tabela 3 resume as vantagens e limitações do íon-lítio.
Horário da postagem: 26 de junho de 2022