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Pilhas e Baterias de Lítio

A pilha de lítio é usada em marca-passos implatados no interior da caixa torácica do paciente para controlar as batidas do coração por meio de impulso
A pilha de lítio é usada em marca-passos implatados no interior da caixa torácica do paciente para controlar as batidas do coração por meio de impulso

Existem grandes diferenças entre as pilhas de lítio e as baterias de íon lítio. Falaremos sobre cada uma delas separadamente:

  • Pilhas de lítio ou de lítio-iodo:

Essa pilha é bastante leve, pesando apenas 25 g. Foi desenvolvida principalmente para ser utilizada em marca-passos, pois além de ter uma grande durabilidade (que pode chegar a até 10 anos), ela não solta gases que poderiam ser prejudiciais para o paciente, sendo fechada hermeticamente.

Sua voltagem também é grande: 2,8 V, podendo chegar a aproximadamente 3,4 V.

Sua constituição básica é de:

Ânodo: lítio metálico
Cátodo: pode ser um complexo de iodo ou uma mistura complexa de soluções, entre elas o cloreto de sulfurila (SOCl2).

Esses dois eletrodos sólidos são separados por uma camada cristalina de iodeto de lítio, por onde a corrente passa do ânodo para o cátodo.

No caso da pilha de lítio-iodo, temos as seguintes semirreações e reação global:

Ânodo: 2 Li(s) →2 Li2+(s) + 2e-

Cátodo: 1 I2(s) + 2e-→2 I1- (s)
                                                          
Global: 2 Li(s) + 1 I2(s) →2 LiI (s)

Já no segundo caso, a reação global é dada por:

4        Li + 2 SOCl2 →4 Li+ + 4Cl- + S + SO2

  • Baterias de íon lítio:

Leva esse nome porque o agente responsável tanto pela redução quanto pela oxidação é o íon lítio (Li+).

São as baterias recarregáveis modernas de celulares e computadores portáteis. A voltagem delas varia de 3,0 a 3,5 V. É recarregável porque o seu processo de descarga é reversível, bastando aplicar uma corrente contínua por meio de um transformador.

A bateria de íon lítio é a bateria de celular

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A durabilidade de sua carga varia de acordo com a quantidade de reagentes. Sua estrutura é mais complexa do que a das pilhas de lítio citadas anteriormente:

Ânodo: átomos dispostos na forma de lâminas em que se inserem os íons lítio (Li+). Os íons lítio se intercalam na estrutura de um óxido lamelar (em forma de lâmina), o LiCoO2.

Cátodo: associação de grafita com cobre. Os íons lítio se intercalam entre estruturas hexagonais de carbono (LiC6).

O eletrólito é constituído de sais de lítio (LiClO4) dissolvidos em solventes orgânicos.

Seu funcionamento consiste no seguinte: os íons lítio que estão em um solvente não aquoso migram do ânodo para o cátodo, ocorrendo as seguintes semirreações e reação global:

Ânodo: 1 I2(s) + 2e-→2 I1- (s)

Cátodo: LixCoO2 (s) + y Li+(s) + y e-→Lix+yCoO2 (s)
                                                                                                  

Global:  LiyC6(s) → 6 C (s) + y Li+(solv) + y  e-

Assim, no momento em que se recarrega essa bateria, o processo é inverso e é provocada a migração dos íons lítio da estrutura lamelar do óxido para a grafita. Observe abaixo um exemplo desse tipo de bateria, em que ao ser recarregada a bateria ela se torna Li0,5CoO2, porque 50% dos íons de lítio foram retirados do eletrodo positivo.

Esquema de funcionamento de baterias de íon lítio

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