Baterias

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Bateria utilizada em veículos composta de chumbo e ácido
Bateria utilizada em veículos composta de chumbo e ácido

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por Diogo

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Por Diogo Dias

As baterias são conjuntos de pilhas ligadas em série, ou seja, são dispositivos eletroquímicos nos quais ocorrem reações de oxidorredução, produzindo uma corrente elétrica. Podem ser chamadas ainda de pilhas secundárias, baterias secundárias ou acumuladores.

Obs.: As pilhas ou baterias primárias são as chamadas pilhas comuns, ou seja, aquelas que não podem ser recarregadas.

As baterias, assim como as pilhas, apresentam um ânodo e um cátodo, ambos em contato com um eletrólito (na forma de solução ou em gel). O conjunto de pilhas que formam uma bateria é ligado da seguinte forma:

  • O polo positivo de uma liga-se ao polo negativo de outra;

  • Isso pode ser feito em série ou em paralelo.

Assim, se tivermos a associação de cinco pilhas (cada uma capaz de gerar uma voltagem de 2 V) formando uma bateria, essa bateria terá a capacidade de gerar uma corrente elétrica de 12 V.

Principal diferença entre uma pilha (bateria primária) e uma bateria

A principal diferença que uma bateria apresenta com relação a uma pilha comum (bateria primária) é o fato de poder ser recarregada, ou seja, voltar a sofrer o processo de oxidação e redução, o que produz a corrente elétrica.

Como em qualquer pilha, na bateria ocorre a oxidação (perda de elétrons) em um eletrodo e a redução (ganho de elétrons) em outro. Essa reação acaba quando não existe mais o eletrodo de oxidação. Todavia, quando recebe uma descarga elétrica externa, o eletrodo da oxidação é formado novamente, ou seja, volta a existir, favorecendo um novo ciclo de oxidação e redução.

Tipos de baterias

Atualmente existem alguns tipos de baterias que variam de acordo com a finalidade.

a) Bateria de chumbo/ácido

Trata-se de uma bateria que apresenta, no ânodo, o metal chumbo, e, no cátodo, o dióxido de chumbo (PbO2), ambos imersos em uma solução aquosa com ácido sulfúrico (H2SO4).

  • No ânodo: o metal chumbo sofre oxidação (perde elétrons) e interage com ânions sulfato (SO4-2, oriundos do ácido), formando o sal sulfato de chumbo II:

Pb + SO4-2 → PbSO4 + 2 e

  • No cátodo: o dióxido de chumbo sofre redução e interage com os íons H+ e SO4-2 do ácido, formando água e sulfato de chumbo II:

PbO2 + 4H+ + SO4-2 → PbSO4 + 2H2O + 2 e

b) Bateria níquel/cádmio

Trata-se de uma bateria que apresenta um ânodo formado por uma liga metálica de ferro e cádmio e um cátodo formado por hidróxido de níquel III (NiO(OH)2). Esses dois eletrodos ficam imersos em uma solução com água e hidróxido de potássio, que é o eletrólito:

  • No ânodo: o cádmio presente na liga metálica sofre oxidação (perde elétrons) e interage com os cátions hidróxido (OH-) presentes na solução:

Cd + OH- → Cd(OH)2 + 2 e

  • No cátodo: o hidróxido de níquel III, em contato com a água da solução, recebe os elétrons perdidos pelo cádmio e sofre redução, formando hidróxido de níquel II hidratado e liberando ânions hidróxido:

NiOOH + 2 H2O + 2e → Ni(OH)2.H2O + OH-

Quando todo o cádmio sofre oxidação, a bateria para de gerar corrente elétrica. Porém, ao fornecer energia elétrica do meio externo, ambas as equações passam a ocorrer de forma inversa, restabelecendo os dois eletrodos.

c) Bateria hidreto metálico/óxido de níquel

Trata-se de uma bateria com o mesmo princípio da bateria níquel/cádmio, mas, em vez de utilizar a liga de cádmio, utiliza um hidreto metálico (composto em que o hidrogênio é o elemento mais eletronegativo, acompanhado de um metal das famílias IA ou IIA).

Nessa bateria, quem oxida é o hidrogênio, que interage com íons OH- do meio e forma água, além da formação de um metal.

  • No Cátodo, a mesma reação que na bateria de níquel cádmio:

NiOOH + 2 H2O + 2e → Ni(OH)2.H2O + OH-

Quando todo o hidrogênio do hidreto oxida, a bateria para de gerar corrente elétrica. Porém, ao fornecer energia elétrica do meio externo, ambas as equações passam a ocorrer de forma inversa, restabelecendo os dois eletrodos.

d) Bateria de íons lítio

Na bateria de íons lítio temos um ânodo formado pela associação de lítio e grafite (carbono), enquanto que no cátodo temos um óxido formado por lítio e cobalto.

  • No ânodo: o carbono sofre oxidação e libera íons lítio e elétrons

LiyC(s) → C(s) + yLi+ + e

  • No cátodo: os íons lítio chegam juntamente com os elétrons, sendo que esses íons se incorporam ao óxido formado por lítio e cobalto, aumentando a quantidade de lítio no óxido:

LiCoO(s) + Li+ + e → Li2CoO(s)

Quando todo carbono oxida, a bateria para de gerar corrente elétrica. Porém, ao fornecer energia elétrica do meio externo, ambas as equações passam a ocorrer de forma inversa, restabelecendo os dois eletrodos.

Principais utilizações dos tipos de baterias estudados

a) Chumbo/ácido

Bateria muito utilizada em veículos como:

  • Carros de passeio

  • Caminhões

  • Motos

b) Bateria níquel/cádmio, bateria hidreto metálico/óxido de níquel, bateria de íons lítio.

Bateria utilizada em alguns aparelhos celular
Bateria utilizada em alguns aparelhos celular

Essas baterias podem ser utilizadas em aparelhos portáteis como:

  • Máquinas fotográficas

  • Celulares

  • Notebooks

  • Filmadoras

  • Telefones sem fio

  • Brinquedos eletrônicos de uma forma geral.

Porém, a bateria de níquel/cádmio vem sendo gradativamente substituída pela bateria de hidreto metálico/óxido de níquel, pelo fato de que essa última contém componentes e resíduos menos poluentes.

As baterias de íon lítio tem sido utilizadas de forma específica em aparelhos smartphones e tablets, por apresentar uma maior durabilidade de carga, menor quantidade de substâncias utilizadas e uma menor ocorrência do efeito memória (que é o chamado vício da bateria, ou seja, perde a carga com mais facilidade).


Por Me. Diogo Lopes Dias

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