Como as baterias armazenam energia

O princípio por trás da capacidade de armazenamento de energia de uma bateria reside emReações químicasAqui está uma visão detalhada do processo de armazenamento de energia em baterias de íons de lítio:

Processo de cobrança

Durante o carregamento, a fonte de alimentação externa fornece energia, que é armazenada na bateria como energia química:

1. Migração de íons de lítio:
   Os íons de lítio (Li+) e os elétrons (e−) migram doelétrodo positivopara oelétrodo negativo.
2. Ligação química:
   • Os íons de lítio se combinam com o material ativo no elétrodo negativo, formando compostos estáveis.
   • Os elétrons viajam através de um circuito externo, permitindo o armazenamento de energia à medida que se movem para o eletrodo negativo.

Processo de descarga

Quando a bateria está em uso, a energia química armazenada é convertida de volta em energia elétrica:

1. Liberação de íons lítio:
   Os iões de lítio se movem doelétrodo negativopara oelétrodo positivoatravés do eletrólito.
2. Fluxo de elétrons:
   • Os elétrons seguem os íons de lítio, mas se movem através de um circuito externo, criando uma corrente que alimenta dispositivos conectados.

Estrutura da bateria

Uma bateria de iões de lítio consiste nos seguintes componentes:

1. Eletrodo positivo (catodo):
   • Comumente feitos de materiais como níquel-manganês-cobalto (NMC) ou fosfato de ferro de lítio (LFP).
2. Eletrodo negativo (anodo):
   • Normalmente feitos de grafite ou outros materiais à base de carbono.
3. Eletrólito:
   • Facilitam o movimento dos íons de lítio entre os elétrodos.
4. Separador:
   • Uma membrana fina que impede o contacto directo entre os elétrodos, permitindo ao mesmo tempo a passagem dos íons lítio.

Medidas de segurança

Para assegurar uma operação segura, as baterias de íons de lítio estão equipadas com vários mecanismos de segurança:

• Sistema de gestão de baterias (BMS):
  • Monitora a tensão, temperatura e capacidade da bateria.
  • Evita sobrecarregamento, sobre descarga e sobreaquecimento para proteger a bateria e prolongar sua vida útil.

Capacidade de armazenamento de energia

A capacidade de armazenamento de energia de uma bateria de iões de lítio depende:

1. Propriedades materiais:
   • A composição química dos materiais dos eletrodos determina a densidade de energia da bateria.
2. Estrutura de projeto:
   • A disposição e a eficiência dos componentes internos afetam o desempenho e a capacidade.

Aplicações

Devido ao seualta densidade energéticaelonga duração do ciclo, as baterias de iões de lítio são amplamente utilizadas em:

• Eletrónica de consumo
• Veículos elétricos
• Sistemas de armazenamento de energia renovável

A compreensão do processo de armazenamento de energia ajuda a maximizar o desempenho e a longevidade das baterias de íons de lítio, garantindo simultaneamente uma utilização segura e eficiente.