As baterias de íons de lítio estão ganhando popularidade como uma alternativa poderosa, leve e ecologicamente correta.
As baterias de íons de lítio estão em uso comercial desde os anos 90. Originalmente desenvolvidas para uso em eletrônica de consumo, elas estão ganhando popularidade como uma alternativa poderosa, leve e ecologicamente correta para baterias de chumbo-ácido e outras baterias de tração.
Todas as baterias consistem em dois eletrodos (o ânodo e o cátodo), um separador para evitar que os eletrodos se toquem e curto-circuitem, e um eletrólito que preenche o espaço restante na bateria. Nas baterias tradicionais, de chumbo-ácido, os eletrodos são ambos feitos de chumbo e o eletrólito é uma mistura de água e ácido sulfúrico. Uma reação química entre o chumbo e o ácido sulfúrico produz elétrons livres que fluem para fora da bateria como eletricidade.
Nas baterias de íons de lítio, os eletrodos são feitos com compostos de lítio: óxidos metálicos de lítio para o cátodo e compostos de lítio-carbono para o ânodo. O eletrólito é um meio condutor, geralmente um polímero em gel ou um líquido contendo um sal de lítio ou um solvente orgânico. Ao gerar energia, o eletrólito permite que os íons de lítio se movam do anodo para o catodo em um processo conhecido como intercalação. Isso produz elétrons livres, que saem da bateria pelo ânodo, movem-se pelo circuito como eletricidade e retornam ao cátodo. O inverso acontece durante o carregamento. O separador suporta a intercalação, pois só permite que os íons de lítio passem por ele. Ele impede que os elétrons e as partículas do eletrodo atravessem a bateria.
Geralmente, as baterias de lítio-íon são mais leves e podem ser carregadas mais rapidamente do que as baterias de chumbo-ácido. Como têm densidades de energia mais altas do que as baterias tradicionais, é possível fazer baterias menores, mantendo a mesma capacidade de armazenamento. Um benefício chave das baterias de íon-lítio é que, como a reação química que ocorre é reversível, não há degradação dos eletrodos ao longo do tempo. Portanto, as baterias podem ser carregadas muito mais vezes do que suas equivalentes a baterias de chumbo-ácido. Elas também são mais ecológicas, pois não contêm nenhuma substância (como chumbo ou ácido sulfúrico) com uma carga ambiental elevada.
Por outro lado, o lítio é uma substância altamente reativa, os eletrólitos orgânicos são altamente voláteis e o ânodo geralmente apresenta alta instabilidade térmica. Como resultado, as baterias de íons de lítio representam um risco de incêndio se forem perfuradas ou carregadas de forma inadequada. Em particular, elas podem estar sujeitas a um processo perigoso conhecido como fuga térmica. Garantir a segurança das baterias de íons de lítio é uma preocupação fundamental, e os fabricantes usam muitos métodos para prevenir e atenuar a fuga térmica.