níquel e zinco

As baterias são os heróis desconhecidos do nosso mundo moderno, alimentando silenciosamente os dispositivos nos quais confiamos diariamente. No entanto, como uma máquina bem lubrificada, as baterias de íon-lítio requerem vários componentes essenciais para funcionar harmoniosamente e fornecer armazenamento de energia confiável. O níquel e o zinco são duas engrenagens que mantêm este motor funcionando – eles são parte integrante da construção da bateria, ajudando-a a realizar seu trabalho vital. Neste artigo, exploraremos o importante papel desses materiais nas baterias de íon-lítio e como suas propriedades afetam o desempenho da bateria.

Níquel e zinco são metais de transição com características versáteis, tornando-os ideais para uso em baterias recarregáveis. O níquel é altamente reativo, proporcionando boa condutividade elétrica enquanto ainda é capaz de rodar várias vezes sem se degradar muito com o tempo. O zinco serve como um metal de sacrifício, reagindo eletroquimicamente durante a descarga e formando partículas carregadas conhecidas como íons que podem se mover livremente através de eletrólitos dentro da célula. Isso produz eletricidade quando conectado a circuitos externos, como um motor ou lâmpada.

A combinação de níquel e zinco oferece muitos benefícios em comparação com outros tipos de químicas de bateria disponíveis hoje. Eles oferecem densidades de energia mais altas do que as células alcalinas, maior segurança do que os projetos de chumbo-ácido, melhores credenciais ambientais do que as unidades baseadas em cádmio, taxas de carregamento mais rápidas e descargas mais profundas do que algumas tecnologias alternativas. Todos esses fatores contribuem para o motivo pelo qual a tecnologia de níquel-zinco se tornou cada vez mais popular nos últimos anos para aplicações que vão desde veículos elétricos (EVs) até produtos eletrônicos portáteis, como smartphones e tablets.

Níquel e zinco são dois elementos químicos usados ​​há séculos em muitas aplicações. O níquel é um metal branco prateado com um número atômico de 28, enquanto o zinco tem um número atômico de 30. Tanto o níquel quanto o zinco compartilham certas propriedades comuns, como metais maleáveis ​​e dúcteis, o que significa que podem ser dobrados ou moldados em diferentes formas sem quebra. Eles também possuem características químicas semelhantes; os estados de oxidação do níquel e do zinco variam de +2 a +4.

Em termos de usos, o níquel é amplamente utilizado em processos industriais devido à sua excelente resistência à corrosão e capacidade de suportar temperaturas extremamente altas. Também é frequentemente ligado a outros metais, como cobre ou ferro, para formar vários componentes, como tubos ou válvulas. Por outro lado, o zinco é usado principalmente na galvanização de estruturas de aço, pois atua como uma camada protetora contra ferrugem ou corrosão. Além disso, é encontrado em ligas como o latão, que consiste em cobre e zinco misturados na proporção de 2:1, respectivamente.

As baterias de íon-lítio consistem principalmente em componentes de níquel e zinco, tornando-as críticas para um funcionamento eficiente. O cátodo (eletrodo positivo) normalmente contém óxido de cobalto junto com dióxido de manganês ou oxihidróxido de níquel, enquanto o ânodo (eletrodo negativo) consiste principalmente de grafite intercalado com íons de lítio quando carregado durante a operação da bateria. Essa combinação cria um ambiente altamente reativo entre o cátodo e o ânodo, permitindo que os elétrons fluam suavemente pela célula, resultando em ciclos de carga duradouros para dispositivos alimentados por essas baterias.

O níquel e o zinco desempenham um papel importante no armazenamento de energia e na eficiência energética das baterias de íon-lítio. A combinação de níquel e zinco permite a transferência eficiente de elétrons dentro da bateria, melhorando seu desempenho e longevidade.

O tipo mais comum de bateria de íons de lítio é o níquel metal hidreto (NiMH). Nesta forma, o níquel atua como um material anódico, enquanto o zinco é um material catódico para armazenar energia elétrica em ligações químicas. Essa configuração aumenta a quantidade de carga que pode ser armazenada em até dez vezes em comparação com outras baterias recarregáveis.

Além disso, quando usados ​​com outros materiais, como óxido de cobalto ou grafite, o níquel e o zinco aumentam ainda mais a capacidade, diminuindo o tempo de carregamento e aumentando os recursos de segurança, como o gerenciamento térmico.