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Pilhas e Baterias de Lítio

Química

As pilhas ou baterias de lítio principais são as de lítio-iodo, usadas em marca-passos, e as de íons lítio, utilizadas em telefones celulares.
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As pilhas ou baterias que possuem o lítio como principal constituinte têm como uma de suas características o fato de serem bem leves, pois o lítio é o metal menos denso descoberto até o momento. Para se ter uma ideia, esse metal branco prateado boia na água, pois é duas vezes menos denso que ela. Isso se dá devido ao fato de que o lítio possui apenas três prótons e três nêutrons.

Existem dois tipos principais de pilhas ou baterias de lítio, uma delas é denominada de pilha de lítio-iodo. Ela foi desenvolvida principalmente para ser usada em marca-passos cardíacos, já que é bastante leve, segura (não libera gases, pois é fechada hermeticamente), tem uma boa durabilidade (cerca de 8 a 10 anos), fornece uma voltagem de 2,8 V e uma alta densidade de carga (0,8 Wh/cm3).

A pilha que mantém o funcionamento do marca-passo é a de lítio-iodo

Os eletrodos são formados por lítio e um complexo de iodo, que ficam separados por meio de uma camada cristalina de iodeto de lítio que permite a passagem da corrente elétrica. O lítio metálico funciona como o ânodo dessa pilha, ou seja, é o polo negativo que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, o polo positivo que se reduz, recebendo elétrons, é o complexo de iodo.

Veja as semirreações que ocorrem nos eletrodos e a equação que representa a reação global desse tipo de pilha:

Semirreação do Ânodo: 2 Li(s) →2 Li+(s) + 2e-

Semirreação do Cátodo: 1 I2(s) + 2e-→2 I-(s)

Reação Global: 2 Li(s) + 1 I2(s) →2 LiI(s)

As pilhas de lítio-iodo possuem o formato de moedas bem pequenas, como mostrado na figura abaixo:

Pilhas de lítio em vários tamanhos

O outro tipo de pilha ou bateria é a de íon lítio. Ela leva esse nome exatamente porque o seu funcionamento se baseia no movimento de íons lítio (Li+). Ela é atualmente muito utilizada nas baterias de telefones celulares e seu potencial varia entre 3,0 e 3,5 V.

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A bateria de íon lítio é a bateria de celular

O ânodo e o cátodo são formados por átomos dispostos em planos como se fossem lâminas com espaços onde os íons lítio se inserem. O ânodo é formado por grafita com o metal cobre e os íons se intercalam nos planos de estruturas hexagonais de carbono, formando a seguinte substância: LiyC6­.Já o cátodo é formado pelos íons lítio intercalados num óxido de estrutura lamelar (LixCoO2).

Esquema de funcionamento de bateria de íon lítio

Assim, temos que os íons lítio saem do ânodo e migram por meio de um solvente não aquoso para o cátodo.

Semirreação do Ânodo: LiyC6 (s) → y Li + C6 + y e-
Semirreação do Cátodo: LixCoO2 (s) + Li+(s) + y e→ Lix+yCoO2(s)
Reação Global:  LiyC6(s) + LixCoO→ C6 (s) + Lix+yCoO2(s) 

Essas baterias são recarregáveis, bastando usar uma corrente elétrica externa que provoca a migração dos íons lítio no sentido inverso, ou seja, do óxido para a grafita.

Recarregando bateria de íon lítio


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

Bateria de lítio sendo usada em placa-mãe de computador
Bateria de lítio sendo usada em placa-mãe de computador

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Pilhas e Baterias de Lítio"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-litio.htm. Acesso em 22 de novembro de 2019.

Lista de Exercícios
Questão 1

Em uma pilha ou bateria de lítio, o ânodo e o cátodo são formados por átomos dispostos em planos como se fossem lâminas com espaços onde os íons lítio inserem-se. O ânodo é formado por grafita com o metal cobre, e os íons intercalam-se nos planos de estruturas hexagonais de carbono, formando a substância LiyC6. Já o cátodo é formado pelos íons lítio intercalados em um óxido de estrutura lamelar, formado pelo metal:

a) Cobre.

b) Zinco.

c) Cobalto.

d) Níquel.

e) Cádmio.

Questão 2

Um tipo de pilha de lítio foi desenvolvido para ser usado em marca-passos cardíacos, já que é bastante leve, seguro (não libera gases, pois é fechado hermeticamente), tem uma boa durabilidade (cerca de 8 a 10 anos), fornece uma voltagem de 2,8 V e uma alta densidade de carga (0,8 Wh/cm3). Os eletrodos são formados por lítio e um complexo de iodo, que ficam separados por meio de uma camada cristalina de iodeto de lítio, a qual permite a passagem da corrente elétrica. O lítio metálico funciona como o ânodo dessa pilha, ou seja, é o polo negativo, que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, o polo positivo e que se reduz, é o complexo que possui o metal:

a) Cobre.

b) Zinco.

c) Cobalto.

d) Iodo.

e) Cádmio.

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