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Introdução dos diferentes ingredientes das pilhas de lítio - características e aplicações

Introdução dos diferentes ingredientes das pilhas de lítio - características e aplicações

As baterias de lítio são as mais utilizadas na eletrónica e noutros equipamentos eléctricos, devido à sua excelente durabilidade, segurança, longevidade e fiabilidade. Os tipos mais comuns de baterias de lítio são as baterias de lítio ternárias, as baterias de lítio LiFePO4, as baterias de lítio LCO (LiCoO2) e as baterias de lítio LMO (Limn2o4).

Os ingredientes utilizados no fabrico destas pilhas de lítio variam muito. Os diferentes tipos de pilhas de lítio podem conter vários tipos de elementos. Estes ingredientes podem também variar na sua composição, tornando estas pilhas únicas. Estas baterias também variam relativamente às suas características, aplicações, custo e preocupações ambientais. Neste artigo, vamos discutir tudo sobre as ingredientes das pilhas de lítio.

Índice
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Quais são os principais ingredientes das baterias de lítio?

Segue-se uma explicação pormenorizada dos principais ingredientes presentes nos diferentes tipos de pilhas de lítio.

Ingredientes das baterias de lítio ternárias

O materiais catódicos do pilha de lítio ternária é normalmente composta por três materiais: óxido de cobalto, manganês e níquel. Estes ingredientes são conhecidos por proporcionarem estabilidade térmica às baterias. Além disso, também desempenham um papel importante, aumentando a sua densidade energética.

Normalmente, o ânodo das baterias ternárias de iões de lítio é constituído por grafite. A grafite é conhecida pela sua excecional capacidade de armazenar e libertar iões de lítio, aumentando assim o desempenho da bateria.

O eletrólito é normalmente composto por sais de lítio que promovem a livre circulação de iões entre o ânodo e o cátodo. O separador é uma membrana porosa entre o ânodo e o cátodo, que impede o contacto direto com a bateria.

Ingredientes das baterias de lítio LiFePO4

O material utilizado para fabricar o cátodo das baterias LiFePO4 é principalmente o fosfato de ferro-lítio. Este aumenta a longevidade e a estabilidade térmica global das baterias. Em contrapartida, o ânodo contém um material à base de carbono, normalmente grafite, que armazena e liberta iões de lítio durante o carregamento e a descarga da bateria.

As baterias de lítio LiFePO4 contêm electrólitos, normalmente uma mistura de solvente orgânico e sais de lítio. Este facilita o movimento dos iões entre os eléctrodos positivo e negativo. O separador é constituído por material microporoso. Pode incluir polipropileno e funciona separando o ânodo e o cátodo. Sendo um material poroso, permite a livre transferência de iões de lítio entre ambos os eléctrodos.

LiFePO4-baterias de lítio - ingredientes e características

Ingredientes e características da pilha de lítio LCO

O ingrediente do cátodo da bateria de lítio LCO(LiCoO4) é o óxido de lítio-cobalto, normalmente sob a forma de camadas. A sua composição inclui lítio, cobalto e oxigénio, que constituem o material do cátodo desta bateria. O elétrodo anódico é composto por grafite e pode ajudar eficazmente a libertar e armazenar iões de lítio.

O eletrólito de bateria de iões de lítio consiste num solvente orgânico misturado com uma quantidade adequada de iões de lítio, à semelhança de outras baterias de lítio. Melhora o movimento dos iões de lítio na bateria, melhorando o seu desempenho. O separador é um material com poros, como o polipropileno, que ajuda a manter o funcionamento da bateria, evitando o contacto direto com o ânodo e o cátodo dentro da bateria.

Ingredientes e características da pilha de lítio LMO

O material do cátodo da LMO(Limn2o4) é o óxido de lítio e manganês, que melhora a densidade energética da bateria. O ânodo é constituído por material de carbono, normalmente grafite, semelhante a outras baterias de lítio. O eletrólito é um solvente orgânico juntamente com o sal de lítio. Esta mistura funciona de forma incrível, facilitando o movimento dos iões de lítio de um elétrodo para o outro dentro da bateria.

Como o nome indica, o separador separa o ânodo e o cátodo e impede o contacto. É feito especificamente com material poroso que permite o movimento de iões através de poros minúsculos. A separação é efectuada durante o carregamento e o descarregamento das baterias de lítio.

Ingredientes e características das pilhas de lítio LMO

Cenários de aplicação de diferentes ingredientes de baterias de lítio

Dependendo da presença de vários tipos de ingredientes de baterias de lítio, diferentes baterias de lítio oferecem diferentes aplicações. Vamos discutir algumas das aplicações mais notáveis das baterias de iões de lítio.

  • As baterias de lítio ternárias proporcionam um excelente desempenho e uma elevada densidade energética, pelo que são amplamente utilizadas em vários veículos eléctricos híbridos e em aparelhos electrónicos portáteis. Este tipo de bateria é também encontrado em sistemas de armazenamento de energia e oferece várias aplicações de alta potência.
  • Devido à sua longevidade e ciclo de vida longo, as baterias de lítio liFePO4 têm aplicações em motores eléctricos, armazenamento de energia fora da rede e sistemas UPS. Também se encontram em vários dispositivos médicos e sistemas de armazenamento de energia solar devido à sua maior fiabilidade e segurança.
  • As baterias de lítio LCO (LICoO2) são leves e portáteis e podem ser utilizadas em dispositivos electrónicos como computadores portáteis e ferramentas eléctricas.
  • A sua elevada densidade energética torna-os uma excelente escolha para vários veículos eléctricos.
  • As baterias de lítio LMO (Limn2o4) têm uma densidade de energia moderada e são utilizadas em várias ferramentas eléctricas. São uma boa opção para a eletrónica portátil e para várias ferramentas eléctricas.

Entre os diferentes tipos de baterias de lítio, as baterias de lítio ternárias são conhecidas como a opção mais adequada para bicicleta eléctrica de duas rodas. Oferecem uma elevada eficiência e desempenho devido à sua elevada potência e densidade energética em comparação com os outros tipos de baterias de lítio. Além disso, é também económica, o que a torna uma opção acessível.

Cenários de aplicação dos diferentes ingredientes das pilhas de lítio

Os ingredientes das pilhas de lítio são maus para o ambiente?

Os ingredientes das pilhas de lítio, como o lítio, o cobalto, o níquel, o manganês, a grafite, etc., podem não ser amigos do ambiente se não forem manuseados corretamente. Podem contaminar o ambiente, causando um impacto nocivo no nosso meio envolvente.

Por exemplo, a maioria dos ingredientes das pilhas de lítio pode contaminar a água. Desta forma, pode prejudicar a vida aquática e o nosso ambiente. Atualmente, foram feitos avanços para tornar as pilhas ecológicas, melhorando a sua reciclagem e sustentabilidade.

Entre todos os tipos de baterias de lítio, as baterias de fosfato de ferro-lítio são mais amigas do ambiente. A estação de troca de baterias da TYCORUN ENERGY vende baterias ternárias de lítio para motociclos e baterias LiFePO4 para motociclos.

De onde vêm os ingredientes das pilhas de lítio?

Os ingredientes das pilhas de lítio provêm de diferentes locais em todo o mundo. Estes ingredientes das baterias de lítio encontram-se dispersos por todo o mundo e são obtidos através da extração mineira e de uma vasta gama de técnicas de fabrico. Vamos analisar os recursos naturais e as técnicas de extração dos poucos ingredientes das pilhas de lítio.

Material da bateria Reserva natural de material Técnica de extração
Lítio Bolívia - 21 milhões de toneladas; Argentina - 17 milhões de toneladas; Chile - 9 milhões de toneladas; Estados Unidos - 6,8 milhões de toneladas; Austrália - 6,3 milhões de toneladas; China - 4,5 milhões de toneladas Extraído de depósitos minerais presentes em rochas duras
Níquel Indonésia (21%) Austrália (20%) Brasil (17%) Rússia (6,9%) Cuba (5,5%) Filipinas (4,8%) Extraído através da extração mineira de: 1. Depósitos de sulfuretos 2. Lateritas
Manganês África do Sul (40%) Brasil (20%) Austrália (18%) Gabão (5%) Extraído através da extração de minério
Grafite China (79,1%) Brasil (6,6%) Rússia (2,6%) Ucrânia (1,6%) Coreia do Norte (0,8%) Índia (0,6%) Extraído através da extração mineira de rochas metamórficas

Rácio de custo dos ingredientes da bateria de lítio na bateria

O custo dos ingredientes da bateria de lítio varia. Entre todos os ingredientes, o rácio de custo do cátodo é elevado. É responsável por mais de 50% do custo total dos ingredientes da bateria de lítio devido à sua composição metálica. O custo de todos os ingredientes das pilhas de lítio varia muito, dependendo da disponibilidade do elemento, das condições de mercado e das técnicas de fabrico.

Rácio de custo dos componentes das pilhas de lítio

Qual é o ingrediente mais caro da bateria de lítio?

O ingrediente do cátodo, especificamente o cobalto, é considerado o mais caro em comparação com os elementos de outros componentes das baterias de lítio. Actua como um elétrodo negativo da bateria e é ainda mais caro do que o lítio. Sendo caro, desempenha um papel vital na estabilização da densidade energética das baterias de lítio.

Até que ponto o lítio é renovável?

Uma vez que o lítio é um elemento natural derivado de fontes geológicas, não é intrinsecamente renovável, mas é um componente crítico nas baterias para carros eléctricos e no armazenamento de energia renovável. A sustentabilidade do fornecimento de lítio depende de processos geológicos a longo prazo que criam depósitos. A tónica é colocada na reciclagem e em métodos de extração responsáveis para aumentar os ciclos de vida das baterias de iões de lítio e reduzir a necessidade de novas operações mineiras.

Para minimizar os efeitos ambientais negativos, estão a ser investigadas novas técnicas de extração e a investigação de fontes alternativas, como salmouras geotérmicas e água salgada. No entanto, a sustentabilidade do lítio depende das técnicas de extração, dos processos de fabrico, da eficácia da reciclagem e do interesse pelas fontes de energia renováveis. Uma gestão cuidadosa para materiais para pilhas é essencial para limitar os efeitos ambientais à medida que estas tecnologias crescem.

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