Acumulador ou Bateria de Chumbo

O acumulador de chumbo foi inventado pelo francês Gaston Piantei em 1860. É uma associação de pilhas (chamadas de elementos, na linguagem da indústria de baterias) ligadas em série. O potencial de cada pilha é aproximadamente 2V. Uma bateria de pilhas, que é a mais comum nos carros modernos, fornece uma tensão de 12V. Associações ainda menores são usadas em tratores, aviões e em instalações fixas, como centrais telefônicas e aparelhos de PABX.

A bateria de Chumbo é constituída de dois eletrodos; um de chumbo(Pb) e o outro de dióxido de chumbo, (PbO2) ambos mergulhados em uma solução de ácido sulfúrico com densidade aproximada de 1,30g/mL.

As placas de chumbo são ligadas entre si, constituindo o ânodo ou pólo negativo. As placas de dióxido de chumbo, ligadas entre si constituem o cátodo ou pólo positivo.

Quando o circuito externo é fechado, conectando eletricamente os terminais, a bateria entra em funcionamento (descarga), ocorrendo a semi-reação de oxidação no chumbo e a de redução no dióxido de chumbo.

Cada átomo de chumbo do ânodo que participa da reação libera dois elétrons, que atravessam o circuito externo à bateria, sendo capturados pelo cátodo. Têm-se assim,a corrente elétrica.
Baterias desse tipo são geradores reversíveis, isto é, podem ser recarregadas e para que isso aconteça a bateria é ligada num gerador e as reações da bateria se invertem, invertendo assim o fluxo de elétrons.

Muito duráveis, as baterias dos carros entraram em fabricação industrial a partir de 1915.

Durante o funcionamento normal de um automóvel, a bateria fornece eletricidade para dar partida; para acender os faróis; ligar o rádio, limpador, setas, buzina, etc. e recebe energia do gerador para se recarregar.

No processo, o ácido sufúrico (H2SO4) dissocia-se passando os SO4 ao chumbo (Pb) de ambas as placas (positiva e negativa) formando nelas o sulfato de chumbo (PbSO4); os H2 roubam o oxigênio do óxido de chumbo (PbO2) da placa positiva, formando água (H2O) que diminui a concentração ácida do eletrólito. A reação química gera a corrente elétrica (elétrons livres que lentamente se reúnem nas placas negativas). Se o processo continuar, o eletrólito pode se transformar em água pura e as placas podem ser cobertas de sulfatação (PbSO4) então a atividade elétrica dentro da bateria pode ser paralisada.

Baterias recarregáveis

Uma bateria é recarregável quando todas as suas semi-reações são reversíveis.

Durante a recarga, a bateria funcionará como um receptor da energia elétrica fornecida por um gerador externo.

A,grande vantagem desse tipo de bateria é que pode ser recarregada milhares de vezes, além de manter a ddp (1,44V) razoavelmente constante durante a descarga.
• A bateria de chumbo

Esse tipo de bateria possui uma corrosiva solução aquosa de ácido sulfúrico, com d = 1,28 g/cm3 e 38% em massa de H2S04.

Observando a reação global, nota-se que haverá consumo de ácido durante a descarga, de modo que a densidade da solução diminui.

Quando a densidade atinge valores ao redor de 1,20 g/cm3, a bateria está praticamente descarregada.

Em uso contínuo, uma bateria de chumbo dura poucas horas. No carro, porém, ela funciona durante Curtos espaços de tempo, sendo constantemente recarregada pelo alternador.

As baterias recarregáveis representam hoje cerca de 8% do mercado europeu de pilhas e baterias. Dentre elas pode-se destacar a de níquel-cádmio (Ni-Cd) devido à sua grande representatividade, cerca de 70% das baterias recarregáveis são de Ni-Cd. O volume global de baterias recarregáveis vem crescendo 15% ao ano. As baterias de níquel-cádmio têm um eletrodo (cátodo) de Cd, que se transforma em Cd(OH)2, e outro (ânodo) de NiO(OH), que se transforma em Ni(OH)2. O eletrólito é uma mistura de KOH e Li(OH)2.

As baterias recarregáveis de Ni-Cd podem ser divididas basicamente em dois tipos distintos: as portáteis e as para aplicações industriais e propulsão. Em 1995 mais de 80% das baterias de Ni-Cd eram do tipo portáteis.

Com o aumento da utilização de aparelhos sem fio, notebooks, telefones celulares e outros produtos eletrônicos aumentou a demanda de baterias recarregáveis. Como as baterias de Ni-Cd apresentam problemas ambientais devido à presença do cádmio outros tipos de baterias recarregáveis portáteis passaram a ser desenvolvidos. Esse tipo de bateria é amplamente utilizado em produtos que não podem falhar como equipamento médico de emergência e em aviação.

As baterias recarregáveis de níquel metal hidreto (NiMH) são aceitáveis em termos ambientais e tecnicamente podem substituir as de Ni-Cd em muitas de suas aplicações, mas o preço de sua produção ainda é elevado quando comparado ao das de Ni-Cd.

Foi colocado no mercado mais um tipo de bateria recarregável visando uma opção à utilização da bateria de Ni-Cd. Esse tipo de bateria é o de íons de lítio. As baterias de Ni-Cd apresentam uma tecnologia madura e bem conhecida, enquanto os outros dois tipos são recentes e ainda não conquistaram inteiramente a confiança do usuário.

A carga reverte o processo destrutivo da bateria que acontece quando ela descarrega. As placas e o eletrólito que tinham sido transformados em sulfatação e em água são restaurados em sua composição original. Se a bateria está muito ruim pode ser que ela não aceite a carga.

Algumas vezes uma bateria não segura carga. É por que ela está excessivamente descarregada e o carregamento está ocorrendo somente na superfície das placas. Neste caso a bateria precisa de ser carregada à baixa corrente por um longo período.

A carga elétrica fluindo ao contrário faz a sulfatação liberar seu sulfato para a solução eletrolítica. O processo faz a placa e a solução voltarem à sua composição original. Pode se ver bolhas que são formadas de oxigênio e hidrogênio. Estes gases são expelidos pelo respiro. A água é formada pela combinação dos gases oxigênio (O2) e hidrogênio(H) = (H2O), razão pela qual só se deve completar o nível somente com água destilada.

Há dois métodos de verificar a carga na bateria. Usando um densímetro para verificar a concentração de acido na solução eletrolítica ou medindo a "voltagem" da bateria com um multímetro.

Estado da carga	Volts	Densidade	.
100% carga batera selada	13,00V	-	Ok
100% carga sulfate stop	12,80V	1.280	Ok
100% carga bateria comum	12,60V	1.265	Ok
75% carga	12,40V	1.210	Ok
50% carga	12,10V	1.160	carregar
25% carga	11,90V	1.120	carregar
0% carga	menos que 11.80 V	menos que 1.100	carregar

Há um segundo teste. Se os faróis da moto ligam com o motor desligado, ligue-os e meça a "voltagem" da bateria. Se estiver abaixo de 11,5V a bateria precisa de carga. Caso os faróis só funcionem com a moto ligada ou sua moto não tem farol ligue uma lâmpada de farol como abaixo.

Você pode construir um aparelhinho com um pouco de conhecimento de eletrônica para mostrar o estado da carga da bateria. Se a bateria possuir mais de 10V o LED verde acende. Caso contrário o LED vermelho acenderá.

Bateria selada: o que é isso?

Um dos problemas técnicos das constantes recargas efetuadas pelo alternador consiste na decomposição da água da solução. Por esse motivo é que periodicamente colocamos água destilada na bateria.

Recentemente descobriu-se, porém, que a adição de 0,07% de cálcio aos eletrodos de chumbo reduz bastante a decomposição da água. Dessa forma, surgiram as baterias seladas, que não necessitam da adição de água durante sua vida útil.

-Não deve-se fumar, nm prodizer chamas ou faíscas próximo a baterias
-Antes de dar carga em baterias convencionais, deve-se retirar as tampas.
-As cargas, fazê-las em locais ventilados.
-Se a bateria ficar quente durante a carga, pare a carga e espere a bateria esfriar. Calor estraga as placas e a bateria pode explodir.
-Esteja certo que o tubo de respiro da bateria está desobstruído e sem dobras.

-Sempre usar óculos de proteção, luvas e roupas protetoras.
-Lavar qualquer respingo de ácido com água e sabão.
-Em caso de ingestão, beba grandes quantidades de leite ou água com leite de magnésia, óleo vegetal ou ovos batidos. Procurar ajuda médica.
-Em caso de contato com os olhos lavar com água durante vários minutos e procurar ajuda médica.
-Retorne sua bateria usada para a loja onde você a comprou. Eles são obrigados por lei a receber a bateria e destinar ela para reciclagem. Baterias contém chumbo e ácidos que podem contaminar o meio ambiente.

Alguns componentes elétricos podem ser danificados caso os terminais da bateria ou conectores sejam ligados ou desligados com a ignição ligada e houver presença de corrente elétrica.

1. Porque uma bateria de automóvel (chumbo) dura tanto tempo?
Em uso contínuo, a bateria de chumbo duraria poucas horas, mas no automóvel, ela é recarregada pelo gerador, através da aplicação de uma diferença de potencial superior a da bateria em sentido contrário (eletrólise).

2. É correto colocar água na bateria de chumbo?
As constantes recargas efetuadas pelo gerador na bateria de chumbo, causa também a decomposição da água da solução da bateria, por isso, periodicamente coloca-se água destilada, no entanto, atualmente estão sendo comercializadas baterias seladas, que em princípio não necessitariam da adição de água.

3. Quando a bateria de chumbo fica totalmente descarregada?
Durante a descarga da bateria o ácido sulfúrico é consumido, com isso a concentração e a densidade da diminuem gradativamente. Quando a densidade atinge valores inferiores a 1,20g/mL, a bateria está praticamente descarregada. Por isso pode-se testar a carga da bateria com um densímetro.

        Um grupo de pesquisadores da USP de Ribeirão Preto está desenvolvendo baterias recarregáveis de íons de lítio, que causam menor impacto ambiental e alcançam maior voltagem do que as baterias convencionais, com custo de produção relativamente baixo. "A grande vantagem é que essa bateria pode ser produzida com diversos materiais. Usando diferentes eletrodos (condutores de elétrons e íons), produz-se baterias com voltagens, potências e toxicidades diferentes", explica Maurício Rosolen, professor responsável pelo grupo de pesquisa no Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras da USP de Ribeirão Preto (FFCLRP). "Basta usar materiais menos tóxicos para produzir baterias mais ‘verdes’ e com melhor performance energética, enquanto as baterias convencionais, que só podem ser fabricadas usando os mesmos materiais, obtêm sempre os mesmos resultados e dão menos alternativas de melhorias aos fabricantes".
        As baterias atualmente mais comercializadas no país têm constituintes tóxicos e cancerígenos, que prejudicam o meio ambiente quando vazam ou são abertas (por corrosão, por exemplo). Essa nova classe de baterias de íons de lítio pode ser produzida com materiais menos prejudiciais ao meio ambiente, como o óxido de manganês, grafite ou pirita mineral devidamente modificados, que podem ser produzidos em grandes quantidades no Brasil. "O importante é que, em caso de vazamento, não estaremos intro-duzindo no solo produtos químicos tóxicos que contaminem lençóis freáticos", ressalta Rosolen.
        As baterias de íons de lítio alcançam maior voltagem (até 5V) porque utilizam eletrólitos (solventes) não-aquosos. As outras baterias utilizam eletrólitos aquosos, e a água se decompõe em oxigênio e hidrogênio quando superam 2 Volts. "Onde você usa três pilhas de níquel /cádmio ou níquel/hidreto de níquel, você usaria uma pilha de íons de lítio", afirma Rosolen, lembrando que elas podem ser usadas em qualquer tipo de equipamento. A pilha recarregável de íons de lítio armazena energia através da intercalação destes íons no interior do eletrodo (a quantidade de íons que entra deve ser a mesma que sai), mantendo a composição química do eletrólito, enquanto, nas demais baterias, o eletrólito tem sua composição química e propriedades físicas alteradas.
        Segundo o professor, as baterias recarregáveis de íons de lítio têm sido cada vez mais vendidas, já que "funcionam bem, são compactas, leves e têm grande durabilidade", atendendo à demanda dos avanços dos equipamentos eletrônicos. "No caso dos celulares, continuam melhorando a performance a cada ano, enquanto as outras estão se estabilizando", observa. As baterias de lítio também têm uma vida útil maior, já que descarregam pouco (cerca de 10% em vários meses), agüentam mais de 800 recargas (uma bateria de níquel/cádmio agüenta cerca de 500, e uma alcalina tradicional recarre-gável, 30) e não é preciso descarregá-la completamente para recarregar, como é recomendado aos usuários de baterias de níquel e cádmio.
        Apesar de serem produzidas no Japão, Europa e Estados Unidos, ainda há alguns problemas para a produção efetiva de baterias de íons de lítio no País. "É preciso importar uma série de componentes usados na bateria, além de o pessoal técnico que realmente sabe fazer as baterias já estar contratado no exterior", argumenta Rosolen. "Para produzir baterias de alta tecnologia no Brasil é preciso dar incentivos para a produção de seus com-ponentes e, principalmente, ter pessoas for-madas nessa área saindo das universidades".
        O grupo de Ribeirão Preto desen-volve, há quatro anos, novos materiais para serem usados na bateria, como óxidos de baixa toxicidade e novos carbonos. "Os resultados são promissores, o que significa que é uma questão de tempo para logo encontrarmos baterias de íons de lítio com impacto ambiental muito baixo", conclui.