Vamos recarregar as baterias?

As baterias são uma importante tecnologia química

As baterias são uma importante tecnologia na utilização de eletroeletrônicos, fornecendo a energia necessária para seu funcionamento. Estão elas presentes não só em laptops e smartphones, mas numa infinidade de outras coisas, como carros, bicicletas elétricas, etc. É comum pensarmos em baterias e pilhas como coisas semelhantes, porém, na realidade, a bateria é composta por um conjunto de pilhas em série.

left
no-repeat;left top;;
auto

As baterias são uma importante tecnologia química.

Mas você já se perguntou como funciona a bateria do seu celular? As baterias de celular atualmente são de íon-lítio – tecnologia tão importante que ganhou o prêmio Nobel de Química do ano de 2019. O lítio é o metal mais leve que existe, inclusive mais leve do que a água, o que põe sua bateria em posição de destaque pela baixa densidade. Por conta disso, e pela sua capacidade de produzir energia a baixo custo de produção, ele vem sendo tão popularizado.

Se você ficou curioso sobre como acontece o processo de produção energética dentro da bateria, fique calmo, suas questões serão atendidas. Mas afinal, o que a bateria faz? Para darmos essa resposta, vamos falar da pilha que está dentro da bateria, pois é nela onde tudo ocorre. A pilha desenvolve tensão entre dois materiais devido à natureza desses materiais que a constituem, transformando energia química em elétrica.
justify
no-repeat;left top;;
auto

Mas onde está a Química nisso tudo? Acredito que alguns termos acima já deram pistas de como a química atua nesse processo. As baterias são uma importante tecnologia química. A pilha é formada basicamente por um eletrólito e dois eletrodos: o catodo e o anodo. No catodo há redução , que significa ganho de elétrons; já no anodo há oxidação , que significa perda de elétrons. Durante a utilização, a pilha descarrega com o seguinte processo: os íons lítio (eletrólito) migram do anodo (grafite) para o catodo (LiCoO2, LiNiO2, etc.), sendo o mais comum (dos catodos) o óxido de lítio-cobalto. Esse processo é responsável pela geração de energia e descarregamento da bateria.

Mas como funciona processo de recarregamento da bateria? As reações da bateria de íon-lítio são reversíveis, ou seja, o processo realizado pela descarga pode ocorrer de maneira inversa, porém não espontânea, necessitando de uma corrente elétrica contínua para regenerar o lítio para o anodo, permitindo recarregar a bateria e utilizá-la novamente.
justify
no-repeat;left top;;
auto

A seguir iremos descrever de maneira mais detalhada o processo de descarga, sendo que a reação que ocorre no descarregamento irá ocorrer de forma contrária no carregamento. Portanto, podemos entender o que está ocorrendo ao analisar algumas das semi-reações. A bateria possui compartimentos, chamados de semicélulas. Nas semicélulas, ocorrem semi-reações isoladas, paralelas entre si. Na equação 1, podemos ver a liberação de íons lítio, conforme a semi-reação de oxidação do anodo (carbono):
LiyC6(s) → C6(s) + yLi+(dissolvido) + ye–     Equação (1)


Outra semirreação é a redução do catodo (óxido de lítio-cobalto), permitindo a entrada dos íons lítio no eletrodo, como vemos na equação 2:
LixCoO2(s) + yLi+(diss.) + ye– → Li(x+y)CoO2(s)   Equação (2)

Caso tenha prestado atenção, os elétrons ficam “livres” à medida que o anodo é consumido. Eles fluem pelo circuito externo da bateria, onde são consumidos ao mesmo tempo em que o catodo é reduzido. Ou seja, o anodo cede os elétrons e o catodo os recebe.
justify
no-repeat;left top;;
auto

Agora que você entendeu os processos que ocorrem dentro de uma bateria de íon-lítio você deve estar se perguntando: Onde está a química que não se vê? Pois bem, as reações que acabaram de ser descritas são chamadas de oxirredução e fazem parte da eletroquímica. Nas reações expostas vimos dois conceitos importantes da eletroquímica, oxidação e redução, que são as semi-reações que ocorrem simultaneamente durante a oxirredução. A oxirredução produz a energia da bateria do seu notebook, ou celular, pois promove a passagem de corrente elétrica no circuito externo, ou seja, o circuito do eletroeletrônico onde a bateria se encontra. Em nosso caso, o oxidante é o óxido de lítio-cobalto (provocou a oxidação no anodo, ao mesmo tempo em que é reduzido), e o redutor é o carbono (que se oxida para permitir a desintercalação de íons lítio de sua estrutura, ao mesmo tempo que fornece elétrons para o catodo). Com os conhecimentos de Química você pode desvendar muitos segredos a sua volta. E essa é a Química que não se vê.
justify
no-repeat;left top;;
auto

<a href=”http://quimicaquenaoseve.univasf.edu.br/“target=”_blank”><home></a>