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  • Foto do escritorDrano Rauteon

Cap. 2.0. Como funcionam os acumuladores de energia elétrica

Atualizado: 29 de mar.

Dada a explicação sobre as características gerais das pilhas e baterias no Capítulo 1, vamos detalhar um pouco da composição, estrutura interna, invólucros e história de alguns tipos super comuns!


As pilhas e baterias no nosso cotidiano


Vamos começar pelos modelos mais simples, que estão presentes no dia-a-dia da maioria das pessoas...

Imagem 1 - As mais conhecidas...

Pilhas ácidas de Zinco-Manganês

Imagem 2 - Embalagem de pilhas de Zinco-Manganês ácidas


Na imagem acima há a descrição de um eletrólito pastoso à base de Dióxido de Manganês em pó (faz o papel do cátodo) com Cloreto de Zinco (Ácido metálico).


A função do Negro de Fumo é ser apenas um 'coletor de corrente', isto é, ele não participa da reação, apenas drena a energia elétrica proveniente da reação química para o terminal positivo da pilha.


CURIOSIDADE: O que é o Negro de Acetileno? Para saber mais sobre este composto de Carbono mais condutor entre todos os tipos de Negro de Fumo, CLIQUE AQUI!


Observe a imagem abaixo:

Imagem 3 - Como é uma pilha ácida de Zinco por dentro


OBSERVAÇÃO: As baterias e pilhas ácidas são todas aquelas denominadas "Zinco-Carvão", "Zinco-Carbono" ou "Zinco-Manganês". Apesar das baterias e pilhas com Hidróxido de Potássio também portarem tanto o Zinco quanto o Manganês, elas recebem o genérico nome "alcalina". A grande diferença entre os dois tipos é justamente o eletrólito, que num é ácido e no outro é base, além da disposição do Zinco no interior da célula. Por este motivo precisamos sempre pesquisar e estruturar as informações!


Perceba que o invólucro com as informações do fabricante / importador das pilhas e baterias é sempre confeccionado em chapa metálica. A estrutura do acumulador em si é envolta num invólucro isolante composto por plástico transparente ou translúcido (PET ou PP, por exemplo). Em algumas pilhas ácidas, tal como as Rayovac há um invólucro isolante composto por uma manta de celulose...

Imagem 4 - Por debaixo da capa metálica com o rótulo pode haver um invólucro de fibras de celulose. Créditos: Canal do YT "Químico Ricardo"


Há mais coisas além destes materiais. Existe uma manta separadora feita de fibras plásticas impregnada com ácido entre o 'copo' de liga de Zinco e a pasta de MnO, e que serve justamente como um meio de espalhar de maneira uniforme o cloreto de Zinco ao longo do metal. Esta manta isoladora também serve para impedir um contato direto entre ânodo e cátodo, o que provocaria um curto-circuito.

Imagem 5 - Pilha ácida no mínimos detalhes


O pino de Negro de Fumo é colocado no meio da área com pasta...

Imagem 6 - Este pino também pode ser feito de Grafite em alguns projetos, ou até mesmo ser metálico, se aproximando do formato de um pequeno 'prego'. Sua função é apenas conduzir corrente até o terminal positivo do acumulador


OBSERVAÇÃO: Todas as pilhas e baterias são seladas por um anel ou arruela de plástico um tanto elástico, impedindo que o eletrólito vaze (apenas em casos extremos, onde ele funciona como uma espécie de secção de ruptura) e também impedindo o contato direto entre os terminais do componente.

Lembre-se: Não existe 'pilha seca', tal como falam quando se referem às "Zinco-Carvão" e "alcalinas". Todo meio, por mais pastoso, gelatinoso ou sólido que seja possui uma porcentagem de eletrólito líquido com algum grau de viscosidade.

 

Pilhas alcalinas de Zinco-Manganês


Pilhas alcalinas fazem uso de pó de Zinco no ânodo ao invés do copo metálico de liga de Zinco. Por este motivo, tais pilhas possuem um copo de liga metálica funcionando apenas como parte do invólucro e também como terminal positivo. Você entenderá melhor na sequência...

Imagem 7 - Embalagem de uma bateria de Zinco-Manganês alcalina


Na imagem acima há a descrição de um eletrólito pastoso à base de Hidróxido de Potássio (um Alcalino metálico numa concentração que pode ir de 4 a 8%) misturado com Dióxido de Manganês em pó (faz o papel do cátodo, sendo encontrado numa concentração entre 30 e 45%).


Assim como o Negro de Acetileno, o Grafite é apenas um 'coletor de corrente' (não participa da reação química).


Já o polo negativo (ânodo) possui entre 12 e 25% de Zinco, além de outros elementos de liga tanto na pilha quanto nesta bateria. A porcentagem exata de cada material depende do fabricante.

Imagem 8 - Uma pilha AAA alcalina da Elgin


Perceba na imagem acima que na borda do terminal positivo há sinais de vazamento do líquido. Ao abrir a pilha, esforços laterais com um alicate permitiram que parte do eletrólito começasse a verter pela arruela plástica de vedação.

Note que o copo metálico das pilhas alcalinas é apenas parte do invólucro, funcionando como terminal positivo, não fazendo parte da reação química. É o Zn em pó e o MnO separados pelo feltro embebido em eletrólito os responsáveis pela reação que fornece energia elétrica.


A ideia de usar pó ao invés de chapa metálica também no ânodo foi justamente aumentar a área o contato entre os dois polos através do eletrólito e permitir uma maior capacidade de corrente elétrica do que os velhos tipos com ácido.

 

Baterias ácidas ou alcalinas de Zinco-Manganês


As baterias 9V ácidas ou alcalinas de Zinco-Manganês nada mais são que a combinação de seis pilhas de 1,5 Volts ligadas em série:

Imagem 9 - Esta é uma bateria ácida da marca GP. Há baterias deste tipo com seis pilhas cilindricas em seu interior


Por baixo do invólucro metálico com as informações do produto as pilhas são envoltas em uma capa de plástico transparente ou translúcido (PET ou PP). Além do mais, o polo positivo desta fica na parte inferior, e para liga-lo ao respectivo terminal é utilizado uma fina lâmina metálica envolta em papel, para que não faça contato elétrico com a 'lataria' do componente.


Já com as alcalinas...

Imagem 10 - Perceba que a construção é tal qual a alcalina da Panasonic, citada anteriormente


Na bateria alcalina Zinco-Manganês da próxima imagem o polo negativo é que fica na parte inferior, havendo o mesmo condutor em forma de lâmina envolta em fibra de celulose até o respectivo terminal:

Imagem 11 - Bateria alcalina da Rayovac


Analisando com uma lixa, água e um imã, tanto os terminais quanto a lâmina aparentam ser de liga ferrosa galvanizada a frio com Níquel ou Estanho, enquanto que o tampão preto onde os terminais são fixados parece ser um polímero PP ou PE...

Observe a construção de cada pilha:

Imagem 12 - A estrutura prismática das pilhas aplicadas em baterias PP3 alcalinas de Zinco-Manganês

 

Baterias alcalinas de Lítio-Manganês e Lítio-Prata


As baterias de Lítio não-recarregáveis são uma evolução destas alcalinas de Zinco-Manganês, como vemos neste rótulo da Duracell...

Imagem 13 - As baterias CR2032 são uma evolução das comuns alcalinas!


Perceba que o Dióxido de Manganês continua sendo o cátodo, misturado com Hidróxido de Potássio, que é o eletrólito. O Zinco e o Lítio formam o polo negativo, em especial o Lítio, um metal alcalino bastante reativo, permitindo uma reação química mais duradoura, significando uma longa vida útil para este tipo de bateria.


Na imagem abaixo podemos notar a bateria alcalina da Rayovac junto de uma bateria KTS CR2032 desmontada:

Imagem 14 - As baterias de Lítio-Manganês são muito semelhantes às pilhas e baterias Zinco-Manganês!


Analisamos quatro marcas de CR2032 para observar as diferenças construtivas...

Imagem 15 - Da esquerda para a direita, Hitachi-Maxell, Green, Elgin e KTS


Podemos até mesmo fazer uma comparação de estruturas entre as CR2016, CR2032 e LR44 / AG13 e as velhas pilhas e baterias ácidas de Zinco-Manganês...

Imagem 16 - O polo negativo das baterias de Lítio-Manganês. A CR2032 da imagem é da KTS, enquanto a pilha é uma Panasonic SuperHyper


Conseguimos notar uma leve oxidação entre a face interna do ânodo, que está em contato direto com o feltro. Nessa face interna há uma fina película de Lítio depositada.

O ânodo das baterias de Lítio-Manganês - que também é o terminal negativo - é uma liga contendo Ferro, Zinco, Níquel e outros metais, tanto que externamente não é comum avistar sinais de oxidação causada pela ação da atmosfera.

Imagem 17 - Bateria CR2032 da Hitachi-Maxell


A manta, isto é, um feltro - um amontoado de fibras formando um tecido-não-tecido (TNT) - aplicado nas pilhas e baterias pode ser uma densa malha de finos fios de vidro (tal como nas baterias de Pb-Ácido com tecnologia AGM) ou então fibras feitas a partir de resina sintética, tal como PA, PE ou PP e até mesmo PTFE.


CURIOSIDADE: Fibras de celulose (tal como o algodão) não seria exatamente uma boa, já que são demasiadamente inflamáveis. De qualquer forma, se quiser se aprofundar mais em tecidos-não-tecidos, feltros, fibras sintéticas, artificiais e naturais, recomendo que CLIQUE AQUI e CLIQUE AQUI!

Imagem 18 - O feltro do modelo da Maxell parecia o mais resistente. Os outros se 'desfaziam' com facilidade


Na imagem acima podemos notar até pequenas sujeirinhas provenientes do local onde desmontamos estes componentes.


Nestas pilhas e baterias comuns do nosso dia-a-dia, o Hidróxido de Potássio não se encontra puro, afinal ele é um material sólido, mas pode ser facilmente dissolvido em água ou glicóis...

Imagem 19 - Esta foi a única embalagem que vi informando o material base do eletrólito


O Hidróxido de Potássio representa entre 10 e 30% de eletrólito, o resto é o solvente Dimetoxietano (composto orgânico também conhecido como glima, monoglima, dimetil glicol, éter dimetílico de etileno glicol, dimetil celosolve ou DME). Em muitos casos pode ser adicionado também Carbonato de Propileno (outro composto orgânico derivado do Propileno glicol).


CURIOSIDADE: Uma coisa que notei após desmontar as quatro CR2032 foi a formação de uma pequena camada branca no ânodo e na manta separadora dias depois. Se trata do KOH de volta em seu formato sólido após sua separação do solvente líquido (por volta dos 40 °C entra em ebulição).


Ao aproximar um pequeno imã, notamos que o modelo da japonesa KTS possui pouco magnetismo, enquanto as outras três baterias eram fortemente atraídas por ele. O terminal positivo pode ser uma liga de Inox com mais Manganês e Níquel (tal como uma liga 2xx), alterando muito pouco o magnetismo do Ferro.


Exceto o modelo da Maxell, que trazia um pequeno revestimento de composto de Carbono na parte interna do terminal positivo, nos deparamos com coletores de corrente metálicos (podem ser feitos de Níquel ou liga de Níquel) entre o cátodo e o terminal positivo nos outros três acumuladores. Estes coletores de corrente funcionam tal qual as grades dos eletrodos das baterias de Pb-Ácido - que neste caso ainda fornecem uma maior resistência mecânica aos frágeis compostos de Chumbo - e análogo ao pino de grafite ou negro de fumo das pilhas descritas anteriormente...

Imagem 20 - Se trata de uma grade metálica também atraída pelo imã, ou seja, bastante ferromagnética


O cátodo, assim como as pilhas de baterias ácidas e alcalinas de Zinco é composto por Dióxido de Manganês em pó, pastoso por conter parte do eletrólito líquido (Hidróxido de Potássio com Dimetoxietano) e também podendo conter traços de grafite (ou negro de fumo), que neste caso também forma uma espécie de coletor de corrente.


Todas as pilhas botão possuem um anel isolante e selador que separa o terminal positivo do negativo. Este anel pode ser feito de polímero PA, PP ou PE, a depender do projeto. Você pode observar melhor o anel na Imagem 14, que destaca uma bateria CR2032 da KTS junto de uma PP3 Zinco-Manganês alcalina, ambas desmontadas.

Imagem 21 - Perceba o anel preto junto do ânodo


A película de Lítio depositada no ânodo é muito fina e imperceptível. Mal se nota uma coloração cinza fosca, característico do Lítio metálico. Na imagem acima há a formação de manchas amareladas no ânodo, oriundas da reação química.

 

Pilhas e baterias alcalinas recarregáveis NiMh


As pilhas e baterias recarregáveis de Niquel-Hidreto Metálico também empregam um eletrólito de Hidróxido de Potássio...

Imagem 22 - Em geral, tais pilhas e baterias recarregáveis comuns são NiMh


Imagem 23 - NiMh também é alcalina!


Os Hidretos são compostos inorgânicos binários (possuem dois elementos químicos) que apresentam na sua constituição o elemento Hidrogênio acompanhado de outro elemento qualquer. O detalhe mais importante é que o Hidrogênio quase sempre possui um nox (número de oxidação) igual a -1, o que o torna, em alguns hidretos, o elemento mais eletronegativo. A água (H2O) e a amônia (NH3) são exemplos que fogem a essa ocorrência.


Existem três classificações diferentes de Hidretos, isto é, os iônicos, os moleculares e os metálicos.

Os Hidretos iônicos apresentam um elemento metálico acompanhando o Hidrogênio. Os elementos metálicos mais comuns são os metais alcalinos, alcalinoterrosos (com exceção do Berílio e do Magnésio), Gálio, Índio, Tálio e os lantanídeos.

Já os Hidretos Moleculares são formados pela combinação do Hidrogênio com elementos dos grupos 13 a 17 (famílias do Boro, do Nitrogênio, Calcogênios e Halogênios). Elementos com baixa eletropositividade, como o Berílio e o Alumínio (mesmo sendo metais) formam Hidretos Moleculares.

Os Hidretos Metálicos possuem um metal de transição (elemento que apresenta o subnível "d" como mais energético / famílias B) acompanhando o Hidrogênio. São chamados de intersticiais porque muitas vezes o átomo de H ocupa interstícios da estrutura sólida do metal.


CURIOSIDADE: Hidretos de Platina são utilizados em reações orgânicas de halogenação (adição de átomos de Cloro, Flúor, Bromo ou Iodo) em olefinas (alcenos, hidrocarbonetos com uma dupla ligação). Você pode expandir o conhecimento sobre o uso de Hidróxidos (compostos alcalinos) e Hidretos lendo sobre Retardadores de Chamas em plásticos. Para isso, basta CLICAR AQUI!


A maioria das características operacionais das baterias seladas de NiMh são similares às das baterias de NiCd, como por exemplo a tensão da célula, a pressão característica e aos métodos de controle de 'carga'.

Imagem 24 - Um velho celular Motorola Talkabout lá da virada do século já portando bateria de NiMh


No caso das pilhas de baterias NiMh, a combinação de um elemento mais reativo que o Níquel (e com "Hidrogênio absorvido") forma o polo negativo (ânodo), sendo esta liga capaz de armazenar Hidrogênio reversivelmente, absorvendo e dessorvendo este reagente quando a bateria é carregada e descarregada, respectivamente. O eletrodo positivo é o Oxi-Hidróxido de Níquel III - exatamente o mesmo material do polo positivo das baterias de NiCd em estado "carregado".

Durante a descarga, no eletrodo positivo, o Oxi-Hidróxido de Níquel III é reduzido a Hidróxido de Níquel II, enquanto que no eletrodo negativo, o Hidreto Metálico é oxidado para regenerar a liga metálica "M", isto é, sem o Hidrogênio. Não há consumo e nem formação de água ou hidroxila durante um ciclo completo de carga e descarga.


O componente chave das células de NiMh é uma liga metálica com alta capacidade de armazenar hidrogênio na forma de hidreto.

A composição da liga é formulada para se obter um material estável que permita um número grande de ciclos de carga e descarga. As propriedades da liga metálica incluem:

-> Boa capacidade de armazenamento de Hidrogênio para proporcionar alta densidade de energia e capacidade da bateria;

-> Propriedades termodinâmicas que permitam a absorção / dessorção reversível de Hidrogênio;

-> Baixa pressão de equilíbrio para o Hidrogênio;

-> Características cinéticas que permitam um alto desempenho nos processos de absorção / dessorção;

-> Alta resistência à oxidação;

-> Estabilidade a ciclos de carga e descarga em eletrólito alcalino.


As ligas de Hidreto Metálico correntemente desenvolvidas são baseadas em composições do tipo "AB5" e "AB2", onde "A" representa um metal de terras raras para a primeira e um metal de transição de baixo número atômico para a segunda.

Em ambos os casos, "B" pode incluir vários metais de transição de alto número atômico. As ligas "AB5" são usualmente baseadas na composição LaNi5 na qual pequenas quantidades de outros elementos metálicos são incluídos em substituição ao La ou ao Ni, com o objetivo de aumentar a capacidade de armazenamento pela liga, bem como a vida útil da célula.


CURIOSIDADE: Estudos eletroquímicos em eletrodos de hidreto metálico com composições baseadas na formulação "AB5" têm sido realizados extensamente nos últimos anos. Os estudos consistem principalmente no monitoramento da capacidade de descarga do eletrodo no decorrer dos vários ciclos de 'carga' / 'descarga' e em medidas de parâmetros cinéticos para a reação de oxidação de Hidrogênio na superfície da liga por métodos potenciodinâmicos e por espectroscopia de impedância eletroquímica.

Usualmente, os eletrodos de hidreto metálico são submetidos a ciclos galvanostáticos de 'carga' / 'descarga', com o intuito de se obter informações sobre suas capacidades e a estabilidade da liga em eletrólito alcalino. Os ciclos galvanostáticos consistem em 'carregar' o eletrodo até o seu limite, submetendo-o a uma corrente catódica constante por um certo período. Posteriormente, inverte-se o sentido da corrente para que o eletrodo seja 'descarregado' (corrente anódica) até que se atinja o potencial de corte. A cada ciclo, inverte-se o sentido da corrente, repetindo o processo.


As ligas do tipo "AB2" são baseadas na mistura Vanádio-Titânio-Zircônio.

CURIOSIDADE: As ligas do tipo "AB5", comumente utilizadas em baterias NiMh podem armazenar até 320 mAh de 'carga' por grama da liga.


O eletrólito continua sendo o Hidróxido de Potássio numa solução aquosa (pode ser o Dimetoxietano) misturada com pequenas quantidades de aditivos cuja função é melhorar o desempenho dos eletrodos. Uma quantidade mínima de eletrólito é usada na célula selada, com a maioria do líquido absorvido por um separador (uma manta de fibras) e pelos eletrodos.

Esta pequena quantidade de eletrólito facilita a difusão do Oxigênio para o eletrodo negativo ao longo da 'carga', de forma que este subproduto no eletrodo positivo possa ser transformado em íon hidroxila, ou para que o Oxigênio gerado durante uma eventual sobrecarga no eletrodo positivo possa reagir no eletrodo negativo, 'descarregando' parcialmente o mesmo e evitando que a pressão interna da bateria sofra um aumento. Assim, o Hidreto Metálico nunca estará totalmente carregado, o que previne a geração de Hidrogênio gasoso e facilita os processos de recombinação de Oxigênio. Para isto, o eletrodo negativo é feito de forma a apresentar uma capacidade maior que a do eletrodo positivo. A bateria apresenta também uma reserva para descarga, o que evita que a liga Mh seja oxidada ao final da descarga. Assim, conclui-se que a capacidade útil de uma bateria de NiMh é limitada pelo eletrodo positivo.


A função do separador, como sempre é balancear e reter o eletrólito além de evitar que os reagentes dos dois eletrodos entrem em contado direto, provocando um efeito de auto-descarga (curto-circuito). Os materiais empregados são usualmente formados por um tecido-não-tecido de fibras prensadas de PA ou PP.


O eletrodo de Hidreto Metálico apresenta uma maior densidade de energia que um eletrodo de Cádmio, portanto, a massa de material ativo para o eletrodo negativo usado em uma bateria de NiMh pode ser menor que a usada em baterias de NiCd. Isto também permite que se possa utilizar uma maior quantidade de material ativo para o eletrodo positivo, o que resulta em uma maior capacidade ou tempo de descarga para esta bateria.


Mas há coletores de corrente?

O eletrodo negativo é obtido pela mistura da liga de Hidreto Metálico finamente dividida com pó de Carbono contendo cerca de 30% de politetrafluoretileno (PTFE, mais conhecido como Teflon) obtendo-se assim, uma mistura com alta área superficial. Esta mistura é prensada em uma tela de Níquel, que serve de coletor de corrente. O eletrodo positivo pode ser montado prensando-se Ni(OH)2 com pequenas quantidades de compostos de Cobalto.


CURIOSIDADE: É comum que vários fabricantes usem ao menos uma faixa verde no rótulo do invólucro das pilhas e baterias NiMh para diferencia-las das outras. A cor verde pode fazer uma menção ao fato de serem mais duráveis, menos nocivas ao meio ambiente, enfim, o bom e velho marketing...

Imagem 25 - Pilhas e baterias NiMh geralmente possuem uma cor diferente...


Neste tópico serão detalhadas algumas formas de identificação de pilhas e baterias com base em características do invólucro e códigos padronizados...


Pilhas

As pilhas e baterias possuem diversos detalhes técnicos que devem ser levados em conta, afinal existem milhares de aplicações...

Quanto ao formato, as pilhas são cilíndricas e as profundidades variam...

Imagem 26


No que se refere às especificações elétricas de cada formato de pilha, temos:

Tabela 1 - As especificações elétricas principais das pilhas


CURIOSIDADE: Nos telefones fixos sem fio, pilhas AAA HR03 reinam. Abaixo, um aparelho da Intelbras e outro da Motorola:

Imagem 27 - Perceba que no telefone Intelbras as duas pilhas estão num invólucro de filme plástico. Em ambos os aparelhos os acumuladores estão associadas em série


Já as pilhas prismáticas são aquelas encontradas dentro das baterias PP3 de 9 V:

 

Baterias PP


Já as baterias de 9 V pertencem a uma 'família' bastante grande e desconhecida chamada "PowerPack"...

Imagem 28 - O formato que ganhou o mundo foi o PP3


Historicamente, o agora popular tamanho de bateria PP3 era um membro da família de baterias PowerPack (PP), que foi originalmente fabricada pela EverReady no Reino Unido e Estados Unidos. A empresa diz que introduziu a bateria PP3 em 1956. A bateria PP3 foi padronizada pelo ANSI em 1959.

Observe a tabela com os tamanhos...

Tabela 2 - A família PP e suas dimensões


OBSERVAÇÃO: A PowerPack4 é cilíndrica, tendo 25,8 mm de diâmetro e 49,8 de comprimento (41,5 mm excluindo contatos).


CURIOSIDADE: O tamanho PP3 era originalmente reservado apenas para a composição ácida de Zinco-Manganês, depois foi generalizada para todas. Em alguns países este formato é conhecido como "E" ou "E-block".


A bateria de tamanho PP3 de 9 Volts é comumente disponível em:

-> Ácida de Zinco-Manganês (designada NEDA 1604 ou IEC 6F22). Não é recarregável (primária);

-> Alcalina de Zinco-Manganês (designada MN1604 6LR61), ou Dissulfeto de Ferro e Lítio, ou Lítio-Manganês (às vezes designado CRV9). Todas não recarregáveis (primárias);

-> Alcalina de Níquel-Cádmio, ou Níquel-Hidreto Metálico ou Lítio-íon. Todas recarregáveis (secundárias).


CURIOSIDADE: Baterias PP de Mercúrio, antes comuns, foram proibidas em muitos países devido à sua toxicidade. Modelos de Níquel-Cádmio também estão em desuso.


Vamos focar na PP3:

Tabela 3 - As especificações elétricas das PP3


CURIOSIDADE: Muitas das baterias PP3 são construídas com seis células cilíndricas individuais LR61 de 1,5 V ligadas em série. Essas células são ligeiramente menores que as R8D425 e LR8D425 (AAAA) e podem ser usadas em seu lugar para alguns dispositivos, embora sejam 3,5 mm mais curtas.

 

Baterias Botão


Agora, vamos focar nas características dos formatos botão...

Imagem 29 - Os vários tipos de baterias botão e comparação com o formato PP3


A primeira letra no sistema padrão IEC identifica a composição química da bateria, o que também implica uma tensão nominal:

Tabela 4 - As composições químicas mais comuns para as baterias botão


A segunda letra, "R", indica uma forma redonda.

O tamanho das baterias de botão é indicado por um código de dois dígitos representando um tamanho de invólucro padrão ou um código de três ou quatro dígitos representando o diâmetro e a altura da célula.

Os primeiros um ou dois dígitos codificam o diâmetro externo da bateria em milímetros, arredondados para baixo; os diâmetros exatos são especificados pelo padrão e não há ambiguidade. Por exemplo, qualquer célula com um "9" inicial é 9,5 mm de diâmetro, nenhum outro valor entre 9,0 e 9,9 é usado.

Os dois últimos dígitos são a altura total em décimos de milímetro.

Tabela 5 - Os códigos para as dimensões da bateria


Um código usado por alguns fabricantes é AG ou SG (Eletrodo positivo de Óxido de Prata) seguido por um número:

Tabela 6 - Codificação "xG" para baterias botão


CURIOSIDADE: Além das pilhas botão descartáveis, estão disponíveis baterias recarregáveis em muitos dos mesmos tamanhos, com capacidade menor do que as pilhas primárias. Em equipamentos com soquete de bateria, podem ser utilizadas baterias descartáveis ou recarregáveis, desde que a tensão seja compatível.


CURIOSIDADE: É esta CR2032 a utilizada em placas-mãe de PCs, notebooks e até mesmo DVRs (Digital Video Recorders)!

Imagem 30 - Placa de um DVR da IntelBras


As chaves de automóveis utilizam uma pequena CR2016, também Lítio-Manganês com 3 Volts, enquanto que cronômetros e paquímetros digitais podem fazer uso de uma LR44 ou até mesmo de uma SR44 (esta é Lítio-Prata), ambas de 1,5 Volts...

Imagem 31 - Perceba que na bateria é escrito "CR1620" e não "CR2016". Dá na mesma...


A figura acima é da chave de um antigo automóvel Renault.

Precisamos resumir os padrões destacados aqui...


-> As pilhas aqui descritas podem ter formato cilíndrico ou prismático. Todavia, existe também o formato "botão", classificado como "bateria de uma única célula";


-> Toda a pilha ou bateria é ácida ou alcalina, tudo depende do eletrólito utilizado. As "amarelinhas" da Rayovac são tão ácidas quanto a bateria de Pb-Ácido do seu automóvel de combustão interna. A diferença está na composição, já que as pilhas levam Cloreto de Amônio e ou Cloreto de Zinco como eletrólito, enquanto a bateria de Chumbo automotiva usa Ácido Sulfúrico;


-> A nomenclatura convencional, isto é, leiga, pode não refletir as características da pilha ou bateria. Um exemplo são as pilhas alcalinas feitas de Zinco-Dióxido de Manganês, cujo eletrólito é tão alcalino quanto o das baterias CR2032, AG13 / LR44 ou até da bateria "Li-Ion" ou "LiPO" do seu smartphone;


-> Em geral, a porcentagem de Ácido ou Base no eletrólito não excede 30% em massa de sua quantidade, ou seja, assim como num acumulador de Pb-Ácido, onde o eletrólito é composto por água desmineralizada com uma pequena porcentagem de Ácido Sulfúrico, tais pilhas e baterias possuem um composto majoritariamente neutro e puro, como por exemplo o Dimetoxietano. O pH próximo de 0 ou próximo de 14 é feito dissolvendo uma pequena quantidade de Cloreto de Amônio e ou Cloreto de Zinco (para as ácidas), ou Hidróxido de Potássio ou Hidróxido de Sódio (para as alcalinas);


-> Parte do eletrólito é misturado à(s) pasta(s) que compõe(m) o(s) eletrodo(s) e parte fica impregnado no feltro separador, tornando imperceptivel a presença de um líquido pouco viscoso, o que deu origem ao mito das "pilhas secas";


-> Toda pilha ou bateria aqui descrita pode conter coletores de corrente, cuja função é melhorar a drenagem de elétrons do eletrodo até o respectivo terminal. Este coletor de corrente pode ser uma grade metálica ou até um pino ou disco de composto de Carbono, tal qual Grafite ou Negro de Fumo.

No dia-a-dia, o uso de terminologias leigas ofusca as semelhanças entre todos os tipos de pilhas e baterias, que poderiam ser um tanto fáceis de entender, apesar da grande complexidade. Ler rótulos (algo tão bobo, mas que poucos fazem), desmontar alguns tipos e destrinchar tecnologias foi fundamental pra ir além do que se encontra na internet, desfazendo equivocos e somando conhecimento.

Este artigo é apenas o segundo desta série, que visa embasar o funcionamento das pilhas e baterias mais comuns no nosso dia-a-dia.


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FONTES e CRÉDITOS


Texto: Leonardo Ritter.

Imagens, Vídeos, Gráficos e Diagramas: Leonardo Ritter; Battery University; EV Tech Explained (You Tube); STA Eletrônica; Meu livro de química do ens. médio; Google Imagens.

Referências: Mundo Educação; Brasil Escola; Battery University; EV Tech Explained (You Tube); Hella; Rótulos de embalagens de baterias; Discovery Turbo (You Tube); STA Eletrônica; Universidade Federal de Santa Catarina (repositório); Blog das Baterias; SciELO (sobre a tecnologia NiMh); Tudor Baterias (acumuladores Pb-Ácido); Wikipedia (somente artigos com fontes verificadas!); desmonte e análise de pilhas e baterias feito pelo autor deste texto.


Última atualização: 28 de Março de 2024.

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