Pilhas e Baterias de Lítio

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 I_2(s) + 2e-→2 I1- _(s)}
                                                          
Global: 2 Li_(s) + 1 I_2(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 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 I_2(s) + 2e^-→2 I^1- _(s)

_{Cátodo: LixCoO2 (s) + y Li⁺(s) + y e^-→Lix+yCoO2 (s)}
                                                                                                  
Global:  Li_yC_6(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 Li_0,5CoO₂, porque 50% dos íons de lítio foram retirados do eletrodo positivo.