Baterias de Niquel

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Disciplina: QUIMICA GERAL
Docente: Jheniffer Cortez
Discentes: 
31/01/2016.
As pilhas e baterias no cotidiano:
Bateria de níquel - Cádmio
Bateria de níquel - Hidreto metálico
Bateria de Íon lítio
Reação
Bateria de níquel – Cádmio
1 Cd(s) + 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) → 1 Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)
Bateria de níquel - Hidreto metálico 
A função do separador 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. Os materiais empregados são usualmente formados por um tecido de fibras fundidas de poliamida ou polipropileno8.
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 MH é oxidado para regenerar a liga metálica M,
	
	
Sendo a reação global de descarga da bateria de níquel-hidreto metálico dada pela reação:
	
	
1.3 Bateria de Íon lítio 
LiyC6(s) → 6 C (s) + y Li+ (solv) + y  e-
Jaqueline, quando for usar essa equação no Slide, não se esqueça de deixar bem destacado que o problema dela é a emissão de Carbono
Semi-reação
2.2 Bateria de níquel – Cádmio
Semirreação do ânodo: Cd(s) + 2 OH- (aq) → 1 Cd(OH)2(s) + 2e-
Semirreação do cátodo: 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) + 2e- → 2 Ni(OH)2(s) +2 OH-(aq)
2.2 Bateria de níquel - Hidreto metálico 
2.3 Bateria de Íon lítio 
Ânodo: átomos dispostos na forma de lâminas em que se inserem os íons lítio (Li+). Os íons lítio se intercalam na estrutura de um óxido lamelar (em forma de lâmina), o LiCoO2.
Cátodo: associação de grafita com cobre. Os íons lítio se intercalam entre estruturas hexagonais de carbono (LiC6).
O eletrólito é constituído de sais de lítio (LiClO4) dissolvidos em solventes orgânicos.
Seu funcionamento consiste no seguinte: os íons lítio que estão em um solvente não aquoso migram do ânodo para o cátodo, ocorrendo as seguintes semirreações e reação global:
Ânodo: 1 I2(s) + 2e-→2 I1- (s)
Cátodo: LixCoO2 (s) + y Li+(s) + y e-→Lix+yCoO2 (s)
NOX
3.1 Bateria de níquel - Cádmio
3.2 Bateria de níquel - Hidreto metálico 
3.3 Bateria de Íon lítio 
Potencial
4.1 Bateria de níquel - Cádmio
4.2 Bateria de níquel - Hidreto metálico 
4.3 Bateria de Íon lítio 
Usos e Aplicações
Bateria de níquel – Cádmio
No cotidiano existem vários tipos de pilhas e baterias, que se diferenciam especialmente pelo tipo de eletrodo que possuem. Uma delas é a bateria de níquel-cádmio, que, como o próprio nome indica, possui como eletrodo (positivo) ou cátodo o hidróxido (óxido) de níquel (III), NiO(OH), e como eletrodo negativo ou ânodo o metal cádmio Cd(s). O eletrodo desse tipo de bateria é uma pasta eletrolítica com 28% de hidróxido de potássio, KOH, em massa.
Semirreação do ânodo: 1 Cd(s) + 2 OH-(aq) → 1 Cd(OH)2(s) + 2e-
Semirreação do cátodo: 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) + 2e- → 2 Ni(OH)2(s) +2 OH-(aq)
Reação global: 1 Cd(s) + 2 NiO(OH) + 2 H2O(ℓ) → 1 Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s)
Sua voltagem constante é de 1,4 V.
A bateria de níquel-cádmio é uma bateria secundária, ou seja, é recarregável, e pode ser reutilizada várias vezes. Essas pilhas param de funcionar quando os produtos formados na reação global acima (hidróxido de níquel e de cádmio) depositam-se sobre os eletrodos e impedem o seu funcionamento.
No entanto, basta colocar essa bateria num carregador apropriado, pois as suas semirreações são reversíveis e o fornecimento de corrente elétrica faz com que a reação ocorra no sentido oposto, em que há o consumo dos produtos e formação dos reagentes. Desse modo, a pilha volta a funcionar novamente.
Essas baterias são muito usadas em celulares, barbeadores, câmeras de vídeo, flashes, aparelhos eletrônicos portáteis, ferramentas, entre outros.
Bateria de níquel - Hidreto metálico 
A bateria de níquel-hidreto metálico (Ni-MH) é uma tecnologia relativamente nova que apresenta características operacionais similares às da bateria de níquel-cádmio2. Sua principal diferença consiste no uso de hidrogênio absorvido em uma liga, na forma de hidreto metálico, como material ativo no eletrodo negativo, ao invés de cádmio utilizado nas baterias de níquel-cádmio2. 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 níquel-hidreto metálico pode ser menor que a usada em baterias de níquel-cádmio2. 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.
As baterias de níquel-hidreto metálico estão tornando-se competitivas no mercado para uso em computadores, telefones celulares e outros aparelhos portáteis, onde existe necessidade de alta densidade de energia. Baterias de níquel-hidreto metálico de grande tamanho estão sendo apreciadas para o uso em veículos elétricos, onde alta energia específica e bom ciclo de vida são requisitos para um bom desempenho.
Bateria de Íon lítio 
As baterias de Íons- lítio já existem há 200 anos e foram descobertas pelo químico físico Gilbert Newton Lewis, porém somente foram vendidas a partir dos anos 70. É o tipo de bateria de notebook mais usada atualmente.
 São consideradas como as baterias para notebook recarregáveis com o melhor custo benefício, pois conseguem armazenar o dobro de energia que uma  de hidreto metálico de níquel (ou NiMH) e três vezes mais que uma bateria de níquel cádmio (ou NiCd).
Uma bateria de íon-lítio tem a capacidade de armazenar 150 watts hora em um quilo de bateria. Logo uma bateria com o mesmo peso, mas feita pelos materiais de NiMH  (hidreto de metal-níquel) consegue armazenar cerca de 75 watts hora. E uma bateria de níquel cádmio  nas mesmas condições de peso consegue armazenar apenas cerca de 50 watts hora.
As baterias de Íons de lítio sobre as de hidreto metálico de níquel e níquel cádmio:
Menor peso entre as baterias recarregáveis, pois os eletrodos de célula da bateria são feitos dos materiais de lítio.
O lítio é altamente reativo, aumentando assim a capacidade de armazenamento de energia.
Possuem uma grande capacidade de manter a sua carga. Aumentando assim a sua vida útil. Uma bateria de íon-lítio consegue suportar de 200 a 300 de ciclos de carga/descarga em média.
Não apresentam o temido efeito memória, o que significa que não é preciso utilizá-las até o total descarregamento, como acontece com as baterias do tipo NiMH e NicD.
Suas substâncias não são tóxicas.
Descarte e meio ambiente
Bateria de níquel – Cádmio
O cádmio é um metal altamente tóxico, mesmo em pequenas quantidades, é bioacumulativo e pode causar disfunção renal, problemas pulmonares e câncer. Por isso, esse tipo de bateria vem sendo gradativamente substituído por baterias de hidretos metálicos que são mais avançadas tecnologicamente e representam um menor perigo para o meio ambiente. Por isso, o Conama (Conselho Nacional de Meio Ambiente) estabelece limites máximos para o uso desse metal na composição das baterias. Quando o produto segue esses limites, o fabricante coloca na embalagem a informação de que o produto pode ser descartado junto aos outros lixos domésticos.
Bateria de níquel - Hidreto metálico 
O produto não está classificado como perigoso contra a saúde ou o meio-ambiente em conformidade com o regulamento CLP
Os componentes da bateria estão alojados em recipientes metálicos hermeticamente selados, concebidos de forma a resistirem às temperaturas e pressões que ocorrem durante a utilização normal. Como consequência disso, não existe nem perigo de inflamação ou de explosão nem o perigo de derrame de componentes durante a utilização normal. O contacto dos terminais da bateria com outros metais pode gerar calor ou provocar uma fuga do electrólito. O electrólito é uma substância inflamável
6.3 Bateriade Íon lítio 
Referencias 
Níquel hidreto 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422001000200015
íon lítio
http://bbaterias.com.br/bateria-notebook/artigos-bateria/o-que-e-uma-bateria-de-ion-de-litio
Equações Íon lítio
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-litio.htm