1. Princípios e Estrutura Básicos

Baterias Ni-Cd e Ni-Mh

Princípio: Converte energia química em energia elétrica através de uma reação química. Durante a descarga, o cádmio (Cd) no eletrodo negativo é oxidado a íons cádmio (Cd²⁺), enquanto o hidróxido de níquel (Ni(OH)₂) no eletrodo positivo é reduzido a hidróxido niqueloso (NiOOH).

Estrutura: Consiste em uma placa de ânodo (cádmio), uma placa de cátodo (hidróxido de níquel) e um eletrólito (geralmente uma solução de hidróxido de potássio), tudo envolto em uma carcaça de metal. Bateria de Níquel-Metal Hidreto

Princípio: Semelhante às baterias de níquel-cádmio, mas o material do eletrodo negativo é uma liga de armazenamento de hidrogênio que absorve e libera hidrogênio reversivelmente.

Construção: Também inclui um ânodo (liga de armazenamento de hidrogênio), um cátodo (hidróxido de níquel) e um eletrólito (solução de hidróxido de potássio), mas o design geral é mais compacto e possui maior densidade de energia.

Bateria de Íon de Lítio

Princípio: Baseia-se no movimento de íons de lítio entre os eletrodos positivo e negativo para armazenar e liberar energia. Durante o carregamento, os íons de lítio se movem do eletrodo positivo para o eletrodo negativo; durante a descarga, o movimento é invertido.

Construção: Normalmente consiste em um eletrodo positivo (como óxido de cobalto de lítio ou fosfato de ferro de lítio), um eletrodo negativo (grafite ou outros materiais de carbono), um eletrólito (sal de lítio em um solvente orgânico) e um separador.

2. Características de Desempenho

Densidade de Energia

Baterias de níquel-metal hidreto: Densidade de energia relativamente baixa, mas pesadas, tornando-as inadequadas para aplicações que exigem alta densidade de energia.

Baterias Ni-metal hidreto: Maior densidade de energia do que as baterias de níquel-cádmio, mas ainda menor do que as baterias de íon de lítio.
Baterias de íon de lítio: Oferecem a maior densidade de energia, fornecendo energia de longo prazo, reduzindo o peso do dispositivo. Efeito Memória

Baterias de níquel-cádmio: Apresentam um efeito memória significativo, o que significa que o carregamento antes da descarga total pode fazer com que sua capacidade diminua gradualmente.

Baterias de níquel-metal hidreto: O efeito memória é menos pronunciado, mas ainda assim deve-se ter cuidado para evitar carregamentos e descargas parciais frequentes.

Baterias de íon de lítio: Não apresentam praticamente nenhum efeito memória e podem ser carregadas e descarregadas a qualquer momento sem afetar sua capacidade.

Taxa de autodescarga

Baterias de níquel-cádmio: Possuem uma alta taxa de autodescarga e exigem carregamento regular quando não estão em uso por longos períodos para evitar o esgotamento.

Baterias de níquel-metal hidreto: Possuem uma taxa de autodescarga mais baixa e são superiores às baterias de níquel-cádmio.

Baterias de íon de lítio: Possuem a menor taxa de autodescarga e podem reter uma alta carga mesmo após armazenamento a longo prazo.

Segurança

Baterias de níquel-cádmio: Podem produzir gases tóxicos em altas temperaturas ou condições de curto-circuito e representam um risco de superaquecimento.

Baterias de níquel-metal hidreto: São relativamente mais seguras, mas ainda assim deve-se ter cuidado para evitar sobrecarga e curto-circuito.

Baterias de íon de lítio: Embora os avanços tecnológicos tenham melhorado sua segurança, a fuga térmica e até mesmo a explosão ainda podem ocorrer em condições extremas, portanto, os procedimentos rigorosos de uso e manutenção devem ser seguidos.

Vida útil

Baterias de níquel-cádmio: Geralmente podem durar centenas de ciclos de carga e descarga. Baterias de níquel-metal hidreto: Vida útil mais longa, geralmente atingindo milhares de ciclos.

Baterias de íon de lítio: Vida útil mais longa, com produtos de alta qualidade capazes de milhares ou até dezenas de milhares de ciclos de carga e descarga.

Amigo do ambiente

Baterias de níquel-cádmio: Contêm o metal pesado cádmio, que é prejudicial ao meio ambiente e requer manuseio e reciclagem especiais.

Baterias Ni-metal hidreto: Livres de metais pesados, são relativamente mais ecologicamente corretas, mas ainda é necessária a eliminação adequada das baterias usadas.

Baterias de íon de lítio: Embora livres de metais pesados, o manuseio inadequado pode levar ao vazamento de eletrólitos e à poluição ambiental e, portanto, exigem reciclagem profissional.

3. Aplicação

Baterias Ni-cádmio: Devido ao seu baixo custo e excelente resistência ao impacto, foram amplamente utilizadas em ferramentas elétricas, brinquedos e outros campos. No entanto, com os avanços tecnológicos, foram gradualmente substituídas por outros tipos de bateria.

Baterias Ni-metal hidreto: Adequadas para dispositivos como câmeras digitais, sistemas de áudio portáteis e lanternas, são favorecidas por sua alta densidade de energia e baixa taxa de autodescarga. Também são comumente usadas em sistemas de energia auxiliar para veículos híbridos e elétricos.

Baterias de íon de lítio: Amplamente utilizadas em smartphones, tablets, laptops, drones, veículos elétricos e outros campos. Devido à sua alta densidade de energia, longa vida útil e baixa taxa de autodescarga, tornou-se a solução de energia preferida para dispositivos eletrônicos e veículos modernos.