Interior de um conjunto de células de baterias de íon-lítio

Os conjuntos de baterias de íon-lítio vêm em todas as formas e tamanhos, mas todos têm a mesma aparência no seu interior. Se você fosse desmontar um conjunto de baterias de laptop (algo que NÃO recomendamos devido à possibilidade de ocorrer um curto-circuito na bateria e, conseqüentemente, esta pegar fogo), você encontraria o seguinte:

Foto cedida por ZD Net UK

• 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.

Células de íon-lítio
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. Veja Como funcionam as pilhas e baterias para mais detalhes sobre as diferentes composições químicas das baterias.

A seguir, vamos dar uma olhada em como prolongar a vida de uma bateria de íon-lítio e explorar o motivo delas explodirem.