Μπαταρίες και μπαταρίες λιθίου. Σύνθεση μπαταριών λιθίου

Τα κύτταρα ή οι μπαταρίες που έχουν το λίθιο ως κύριο συστατικό τους έχουν ως ένα από τα χαρακτηριστικά τους το γεγονός ότι είναι πολύ ελαφριά, καθώς το λίθιο είναι το λιγότερο πυκνό μέταλλο που έχει ανακαλυφθεί μέχρι τώρα. Για να σας δώσω μια ιδέα, αυτό το ασημί λευκό μέταλλο επιπλέει στο νερό, καθώς είναι διπλάσιο από το πυκνό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το λίθιο έχει μόνο τρία πρωτόνια και τρία νετρόνια.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μπαταριών λιθίου, ένας από τους οποίους ονομάζεται μπαταρία λιθίου ιωδίου. Αναπτύχθηκε κυρίως για χρήση σε καρδιακοί βηματοδότες, δεδομένου ότι είναι πολύ ελαφρύ, ασφαλές (δεν απελευθερώνει αέρια, καθώς είναι ερμητικά κλειστό), έχει ένα καλό ανθεκτικότητα (περίπου 8 έως 10 έτη), παρέχει τάση 2,8 V και υψηλή πυκνότητα φόρτισης (0,8 Wh / cm³).

Τα ηλεκτρόδια σχηματίζονται από λίθιο και σύμπλοκο ιωδίου, τα οποία διαχωρίζονται από ένα κρυσταλλικό στρώμα ιωδιούχου λιθίου που επιτρέπει τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Ο μεταλλικό λίθιο λειτουργεί σαν το άνοδος

αυτό το κύτταρο, δηλαδή, είναι ο αρνητικός πόλος που οξειδώνεται, χάνοντας ηλεκτρόνια. ήδη το κάθοδος, ο θετικός πόλος που μειώνει, λαμβάνει ηλεκτρόνια, είναι το σύμπλεγμα ιωδίου.

Δείτε τις ημι-αντιδράσεις που εμφανίζονται στα ηλεκτρόδια και την εξίσωση που αντιπροσωπεύει την παγκόσμια αντίδραση αυτού του τύπου κυττάρου:

Μισή αντίδραση ανόδου: 2 Li_(μικρό) → 2 Διάβασα⁺_(μικρό) + 2ε^-

Ημι-αντίδραση καθόδου: 1 I_{2 (α)} + 2ε^-→ 2 Ι^-_(μικρό)

Παγκόσμια αντίδραση: 2 Li_(μικρό) + 1 εγώ_{2 (α)} → 2 LiI_(μικρό)

Οι μπαταρίες λιθίου-ιωδίου έχουν σχήμα πολύ μικρά νομίσματα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

Ο άλλος τύπος κυψέλης ή μπαταρίας είναι το ιόν λιθίου. Παίρνει αυτό το όνομα ακριβώς επειδή η λειτουργία του βασίζεται στην κίνηση των ιόντων λιθίου (Li⁺). Αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται ευρέως στο μπαταρίες κινητού τηλεφώνου και το δυναμικό του κυμαίνεται μεταξύ 3,0 και 3,5 V.

Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)

Η άνοδος και η κάθοδος σχηματίζονται από άτομα διατεταγμένα σε επίπεδα όπως φύλλα με χώρους όπου εισάγονται ιόντα λιθίου. Ο άνοδος σχηματίζεται από γραφίτη με μέταλλο χαλκού και τα ιόντα παρεμβάλλονται στα επίπεδα των εξαγωνικών δομών άνθρακα, σχηματίζοντας την ακόλουθη ουσία: ανάγνωση_γΝΤΟ_6­ήδη το κάθοδος σχηματίζεται από ιόντα λιθίου που παρεμβάλλονται σε οξείδιο με ελασματοειδή δομήανάγνωση_ΧΕρωτολογώ₂).

Έτσι, έχουμε ότι τα ιόντα λιθίου αφήνουν την άνοδο και μεταναστεύουν μέσω ενός μη υδατικού διαλύτη στην κάθοδο.

Μισή αντίδραση ανόδου: Li_γΝΤΟ_{6 (α)} → y Λι + ΝΤΟ₆+ε-
Ημι-αντίδραση καθόδου: Li_ΧΕρωτολογώ_{2 (α)} + γ ανάγνωση⁺_(μικρό) + γ και^- → Διάβασα_{x + ε}Ερωτολογώ_{2 (α)}
Παγκόσμια αντίδραση: Λι_γΝΤΟ_{6 (α)} + διαβάστε_ΧΕρωτολογώ₂ → ΝΤΟ_{6(μικρό)} +ανάγνωση_{x + ε}Ερωτολογώ_{2 (α)} 

Αυτές οι μπαταρίες είναι επαναφορτιζόμενες, απλά χρησιμοποιώντας ένα εξωτερικό ηλεκτρικό ρεύμα που προκαλεί τη μετανάστευση ιόντων λιθίου στην αντίθετη κατεύθυνση, δηλαδή, από το οξείδιο στον γραφίτη.

Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία

Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Μπαταρίες και μπαταρίες λιθίου" · Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/pilhas-baterias-litio.htm. Πρόσβαση στις 28 Ιουνίου 2021.