Compreendendo os tipos de baterias, componentes e a função dos testes de materiais de baterias no desenvolvimento e fabricação

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Qualquer dispositivo que possa transformar sua energia química em energia elétrica por meio de reações de redução-oxidação (redox) envolvendo seus materiais ativos, comumente conhecidos como eletrodos, é agora pedagogicamente chamado de bateria.1 Essencialmente, uma bateria contém uma ou muitas células idênticas que cada um armazena energia elétrica como energia química em dois eletrodos separados por um eletrólito.2

Quem inventou a bateria?

Quais são os principais tipos de baterias?

- Baterias primárias

- Baterias secundárias

De que são feitas as baterias e quais são os principais componentes da bateria?

- Separador de bateria - Eletrólito da bateria

- Ânodo

- Cátodo

- Colecionadores atuais

Como as baterias são feitas e por que você pode testar o material de uma bateria?

- Impureza do material da bateria

- Segurança da bateria

- Escapamento térmico

- Degradação da bateria

- Redução de custos

Testes analíticos na fabricação de baterias

- Análise de matérias-primas

- Análise de lama de bateria

- Análise de eletrodo

- Análise eletrolítica

- Teste de desempenho da bateria

- Acompanhamento pós-produção

Pesquisa de baterias e baterias verdes

Ao imergir dois metais ou compostos metálicos diferentes (eletrodos) em um sistema condutor de íons (eletrólito), os elétrons tendem a se mover de um eletrodo para outro, utilizando a propriedade eletroquímica básica dos eletrodos. Quando uma carga é conectada, os elétrons começam a fluir de um eletrodo para o outro, gerando eletricidade. Isso é chamado de descarga. Durante o processo de carga ou recarga, um potencial oposto é aplicado aos eletrodos, fazendo com que os elétrons retornem às suas posições originais. Normalmente, um separador iônico poroso é colocado no eletrólito entre os dois eletrodos para evitar curto-circuito. A Figura 1 mostra um esquema da primeira bateria recarregável de íon de lítio (Li-ion).3

Neste artigo, consideraremos os principais tipos de baterias, componentes e materiais da bateria e as razões e formas pelas quais os materiais da bateria são testados.

As baterias são talvez as formas mais prevalentes e antigas de tecnologia de armazenamento de energia na história da humanidade.4 No entanto, foi somente em 1749 que o termo "bateria" foi cunhado por Benjamin Franklin para descrever vários capacitores (conhecidos como jarros de Leyden, em homenagem à cidade em qual foi descoberto), conectados em série. O termo "bateria" foi provavelmente escolhido com base na analogia com a terminologia existente usada para descrever um agrupamento de equipamentos similares operando coletivamente, como uma bateria de canhões de artilharia. Curiosamente, nos tempos atuais, salvo indicação explícita em contrário, o termo "bateria" refere-se universalmente a células eletroquímicas utilizadas para gerar energia elétrica, e até mesmo uma única célula é agora referida como bateria.

Ao longo do desenvolvimento tecnológico, vários avanços notáveis ​​desempenharam um papel significativo na formação e evolução das baterias modernas. Especulou-se que os habitantes da civilização parta nos anos 1700 galvanizaram ouro sobre prata usando potes compostos por uma barra de ferro dentro de um cilindro de cobre, um conjunto conhecido como “Bateria de Bagdá”. Contudo, Alexander Volta é considerado o verdadeiro descobridor das baterias.1 Ele fez e apresentou a primeira demonstração bem-sucedida de uma bateria moderna em 1800, comumente chamada de pilha Voltaica. Outros desenvolvimentos incluem a célula de Daniel em 1836 e a primeira bateria recarregável, a bateria de chumbo-ácido, em 1854. As baterias à base de lítio foram as últimas a surgir na progressão da tecnologia de baterias, introduzidas apenas na década de 1970. A Figura 2 ilustra o cronograma de introdução dos tipos comuns de baterias.