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o electricista Jorge Castilho Cabrita Engenheiro Electrotécnico (IST)/Professor do Ensino Secundário
lições
LIÇÕES DE ELECTRICIDADE Capítulo II - Corrente Contínua 31º. PARTE Electroquímica (6ª parte) Pilhas secundárias
Neste artigo dedicado às pilhas secundárias (recarregáveis) são apresentadas algumas das baterias desenvolvidas desde o início até aos dias de hoje, quer pelo seu interesse histórico como pela sua aceitação. Assim, é apresentada a primeira pilha secundária (ou recarregável), o acumulador ácido de chumbo, inventado por Planté e ainda hoje em uso, assim como os acumuladores alcalinos de Edison e NiCad, terminando-se com uma nota genérica sobre os acumuladores de iões de lítio em processo de grande aceitação comercial.
58.4› Pilhas secundárias. Acumuladores
série e daí o nome de bateria adoptado em português para as pilhas secundárias. Em inglês, a designação de battery é aplicada também às pilhas primárias.
58.4.1› Introdução A invenção da pilha foi um grande avanço no estudo e disseminação da electricidade, mas há um inconveniente com a pilha que é o esgotamento do seu curto tempo de vida, após uma utilização e a necessidade de a substituir. As pilhas secundárias ou recarregáveis vieram resolver este problema, por permitirem a carga e a descarga. Há transformação de energia química em eléctrica, durante a descarga e a transformação inversa durante a carga.
58.4.2› Acumulador ácido de chumbo (Planté) Gaston Planté (1834-1889) começou em 1859 a fazer experiências que conduziram à construção de um acumulador constituído por duas folhas de chumbo enroladas em espiral e separadas por tiras de borracha, sendo o conjunto mergulhado numa solução com 10% de ácido sulfúrico. Tinha nascido o acumulador ácido de chumbo.
O físico suíço Auguste-Arthur de La Rive (1801-1873) fez diversos estudos, nomeadamente na área de electricidade. Foi um dos fundadores da teoria electroquímica das baterias. Em 1836 fez experiências com a célula voltaica e, tal como Michael Faraday, concluiu que a electricidade era o resultado de reacções químicas. A célula voltaica dotada da capacidade de carga e descarga designa-se por acumulador, por razões óbvias. Sendo pequena, a f.e.m. que um acumulador é capaz de fornecer, são normalmente colocados vários em
PRIMEIRO ACUMULADOR DE CHUMBO (PLANTÉ)
200 mm
Cruz de madeira
600 mm
1 mm
Construção dos elementos interiores do acumulador. Este conjunto é introduzido num vaso de vidro com uma solução aquosa (a 10%) de ácido sulfúrico.
Figura 270 . Primeiro acumulador de chumbo (Planté).
No ano seguinte, Planté apresentou uma bateria com nove elementos em paralelo e o conjunto protegido no interior de uma caixa. Um inconveniente deste acumulador era a sua fraca capacidade devido à pouca quantidade de material activo no terminal positivo. Emile Alphonse Faure e outros resolveram este problema por volta de 1881, construindo um acumulador com uma pasta de chumbo no terminal positivo, que ficou conhecido por acumulador de placas empastadas. As placas iniciais ficaram conhecidas como placas tipo Planté.
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seu lugar na maioria dos aparelhos de electrónica de consumo às de iões de lítio, que não apresentam o efeito de memória, entre outras vantagens. As primeiras baterias de lítio tornaram-se comercialmente disponíveis em 1992. a) Constituição As baterias típicas de iões de lítio são constituídas por um ânodo de carvão e por um cátodo de dióxido de cobalto lítio ou um composto de manganésio e lítio. O electrólito é normalmente uma solução de um sal de lítio.
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b) Características Quando surgiram as baterias de lítio eram caras. Com a fabricação em massa, o seu custo tem diminuído, principalmente para potências mais baixas, ocupando gradualmente o lugar ocupado pelas concorren-
tes, devido às suas restantes vantagens. A sua f.e.m. de 3,6 V por elemento de acumulador afasta as restantes competidoras, permitindo a construção de baterias com tensões elevadas. Outra vantagem desta bateria é não ter um electrólito líquido, ficando imune a derrames. Possuem grande densidade energética, cerca de quatro vezes superior à do acumulador de chumbo. Este factor é importante no peso final de uma bateria, quando este aspecto tem importância, como num veículo motorizado, aumentando a sua capacidade de carga e a sua autonomia. Noutra vertente, existem baterias de pequenas dimensões, utilizáveis em electrónica. São baterias leves, disponíveis numa grande variedade de formas e dimensões, podendo ter valores de capacidade de menos de 500 mAh
até 1000 Ah por elemento, e têm um grande periodo de vida: › Permitem cargas rápidas. › Não têm efeito de memória. › Têm uma resistência interna superior à das baterias de níquel-cádmio. Estas baterias devem ser carregadas regularmente, sendo preferíveis cargas parciais a totais, não tolerando sobrecargas.
Bibliografia [1] Electrotecnia – Corrente contínua – José Rodrigues – 1981 – Didáctica Editora [2] Electrotecnia – Corrente contínua – Magnetismo –Electromagnetismo - Isabel Gomes – António Roseira – Fernandes da Silva – Bessa Dias – 1982 – Edição dos autores [3] Fundamentos de Eletrotécnica – 1 – Robert Arnold – 1972 – EPU [4] Fundamentos de Eletrotécnica – 2 – Robert Arnold – 1972 – EPU