Pilhas e baterias: tipos, funcionamento e descarte 21

Pilhas e baterias são dispositivos essenciais no nosso dia a dia, alimentando desde pequenos eletrônicos até veículos e sistemas complexos. Neste post, exploraremos as diferenças entre pilhas e baterias, como elas funcionam, os principais tipos disponíveis no mercado e suas aplicações. Além disso, abordaremos a importância do descarte correto desses itens para minimizar impactos ambientais e garantir um futuro mais sustentável.

O que são pilhas e baterias?

Pilhas e baterias são dispositivos usados para armazenar energia elétrica e fornecê-la de maneira prática e portátil para diversos aparelhos eletrônicos:

• Pilhas: são fontes de energia geralmente pequenas e não recarregáveis, que liberam energia de forma gradual até que se esgotem. Elas são comumente usadas em dispositivos de baixo consumo de energia, como controles remotos, brinquedos, lanternas e relógios.
• Baterias: são sistemas de armazenamento de energia que podem ser recarregados várias vezes. Elas são mais complexas e possuem uma maior capacidade de armazenamento de energia, sendo utilizadas em dispositivos que exigem mais potência, como smartphones, laptops, câmeras fotográficas e veículos elétricos.

Embora ambos desempenhem a mesma função de gerar energia, existem diferenças importantes entre eles, principalmente em relação ao formato e à capacidade de recarga.

Qual a diferença entre pilhas e baterias?

Embora muitas pessoas usem os termos “pilhas” e “baterias” de forma intercambiável, existem diferenças importantes entre eles. A principal diferença está na capacidade de recarga e na forma como são projetados.

Pilhas são dispositivos de energia não recarregáveis, ou seja, uma vez que sua carga se esgota, elas devem ser descartadas. Elas são feitas para fornecer energia de forma contínua até que a energia interna se esgote, e geralmente possuem um formato mais compacto. Pilhas são mais comuns em dispositivos de baixo consumo de energia, como relógios, controles remotos e brinquedos.

Baterias, por outro lado, são recicláveis e recarregáveis, ou seja, podem ser carregadas várias vezes antes de precisarem ser substituídas. Elas geralmente são maiores e mais complexas que as pilhas, e são usadas em aparelhos que exigem mais energia, como smartphones, laptops, veículos elétricos e câmeras fotográficas. As baterias têm a vantagem de poderem ser carregadas, o que aumenta sua vida útil.

Outra diferença importante é que as baterias costumam ser compostas por múltiplas células de energia, enquanto as pilhas têm uma única célula. As baterias também podem ter sistemas de controle para regular a carga e evitar danos durante o processo de recarga, o que não ocorre com as pilhas.

Como funcionam as pilhas e baterias?

Pilhas e baterias funcionam com base em princípios de reações químicas que convertem energia armazenada em energia elétrica, que é então fornecida aos dispositivos. A principal diferença está no tipo de sistema químico e na capacidade de recarga das baterias.

Pilhas funcionam por meio de uma reação química entre dois materiais diferentes: um ânodo (polo negativo) e um cátodo (polo positivo), imersos em uma substância chamada eletrólito. Quando a pilha é conectada a um dispositivo, ocorre um fluxo de elétrons do ânodo para o cátodo, gerando corrente elétrica. 

Esse processo dura até que os materiais químicos se esgotem, o que significa que a pilha perde sua capacidade de fornecer energia. Como as pilhas geralmente não são recarregáveis, elas não podem ser restauradas e devem ser descartadas quando sua energia se esgota.

Já as baterias funcionam de forma semelhante, mas de maneira mais complexa. Elas também possuem ânodos, cátodos e eletrólitos, mas, em vez de serem compostas por uma única célula, as baterias podem ter múltiplas células conectadas entre si. Essa configuração permite que as baterias armazenem uma quantidade maior de energia e sejam capazes de fornecer mais potência. 

O grande diferencial das baterias é que elas podem ser recarregadas. Durante o processo de recarga, a reação química é revertida, e os materiais químicos dentro da bateria são restaurados para que possam ser usados novamente. Esse ciclo de carga e descarga pode ser repetido várias vezes antes que a bateria precise ser substituída.

Quais os principais tipos de pilhas e baterias?

A seguir abordaremos os principais tipos de pilhas e baterias, explicando as características e funcionalidades de cada um. É importante conhecer as diferenças entre eles, pois cada tipo possui vantagens específicas, adequadas a diferentes dispositivos e necessidades.

Pilha comum

As pilhas comuns, também conhecidas como pilhas de zinco, são uma das formas mais tradicionais de fontes de energia. Elas funcionam com base em uma reação química simples entre o zinco e o dióxido de manganês, sendo utilizadas em dispositivos de baixo consumo energético. Como são pilhas primárias, ou seja, não recarregáveis, devem ser descartadas quando sua carga se esgota.

A estrutura das pilhas comuns é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Composto por zinco, que serve como material de base para o ânodo.
• Cátodo (eletrodo positivo): Composto por grafite misturado com dióxido de manganês (MnO₂), responsável pela aceitação dos elétrons.
• Eletrólito: Uma pasta úmida, que geralmente contém cloreto de amônio (NH₄Cl) e cloreto de zinco (ZnCl₂), que facilita a condução de íons entre os eletrodos.

As pilhas comuns são bastante acessíveis em termos de preço, o que as torna populares em dispositivos simples e de baixo consumo energético. Além disso, estão facilmente disponíveis no mercado, em uma grande variedade de tamanhos e tipos.

No entanto, as pilhas comuns produzem uma corrente elétrica de baixa intensidade, o que limita seu uso a dispositivos de baixo consumo energético. Sua energia se esgota rapidamente em dispositivos de consumo moderado, o que pode ser inconveniente para usuários que necessitam de mais autonomia.

Dessa forma, as pilhas comuns são ideais para dispositivos que não exigem grande consumo de energia, como controles remotos, relógios de parede e brinquedos simples. Elas são uma solução prática e barata, mas não oferecem a durabilidade ou a capacidade das baterias recarregáveis.

Pilha alcalina

As pilhas alcalinas funcionam de maneira semelhante às pilhas comuns, mas utilizam o hidróxido de potássio como componente principal da pasta úmida. Essa substância permite uma transferência de elétrons mais eficiente, o que resulta em maior capacidade de armazenamento de energia.

Como consequência, as pilhas alcalinas fornecem energia por períodos mais longos em comparação às pilhas comuns. Elas são amplamente utilizadas em dispositivos que exigem maior consumo energético, mas, como a maioria delas, são não recarregáveis.

A estrutura das pilhas alcalinas é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Composto por zinco, que serve como material do ânodo.
• Cátodo (eletrodo positivo): Composto por dióxido de manganês (MnO₂), um material que facilita a transferência de elétrons durante a reação.
• Eletrólito: Hidróxido de potássio (KOH), que facilita a condução de íons durante a reação química que gera eletricidade.

A pilha alcalina oferece entre 50% e 100% mais energia do que as pilhas comuns, tornando-as ideais para dispositivos que demandam mais potência.

As pilhas alcalinas são utilizadas em dispositivos de consumo moderado a alto de energia, como câmeras digitais, lanternas, brinquedos eletrônicos e rádios. Elas são uma escolha comum em dispositivos que exigem uma boa duração de energia, mas não têm a necessidade de serem recarregadas.

Além disso, as pilhas alcalinas estão disponíveis em diferentes formatos como botão (pilha LR44), AAA (pilha palito), AA, pilha 9V e pilha A23 (pilha 12V). Exemplos de pilhas e baterias alcalinas são: Bateria 9V Alcalina e Bateria LR44 Alcalina.

Pilha de lítio

As pilhas de lítio oferecem uma grande densidade energética em relação ao seu tamanho e são conhecidas por sua longa durabilidade. As pilhas de lítio são bastante eficazes em situações que exigem uma fonte de energia pequena e duradoura. Como a maioria das pilhas de lítio é primária, ou seja, não recarregável, elas devem ser descartadas após o esgotamento da carga.

A estrutura da pilha de lítio é composta por: 

• Ânodo (eletrodo negativo): Geralmente composto por lítio metálico ou uma liga de lítio.
• Cátodo (eletrodo positivo): Geralmente composto de dióxido de manganês ou outro material compatível com o lítio.
• Eletrólito: Geralmente é uma solução de sal de lítio dissolvido em um solvente orgânico.

A pilha de lítio tem uma vida útil longa, mantendo a carga por um período extenso.Elas são mais leves em relação a outros tipos de pilhas com a mesma capacidade.

Esse tipo de bateria é utilizado em diversos dispositivos eletrônicos de pequeno porte, como relógios de pulso, balanças, brinquedos e controles remotos. Além disso, a bateria de lítio tipo moeda (pilha 3V) é frequentemente empregada em módulos eletrônicos, como os que utilizam RTC (Relógio de Tempo Real), para manter funções básicas mesmo sem uma fonte de energia principal.

Exemplos de pilhas e baterias de lítio são: Pilha CR1220, Pilha CR2025 e Pilha CR2032.

Bateria de íon-lítio (Li-Ion)

As baterias de íon-lítio (Li-Ion) são uma das tecnologias de baterias recarregáveis mais populares e utilizadas em dispositivos portáteis modernos. 

A estrutura das baterias de íon-lítio é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Geralmente composto por grafite, que armazena os íons de lítio durante o processo de carga.
• Cátodo (eletrodo positivo): Feito de óxidos de metal, como cobalto, níquel ou manganês, que permitem a recepção dos íons de lítio durante a descarga.
• Eletrólito: Uma solução de sal de lítio dissolvido em um solvente orgânico, que facilita a movimentação dos íons de lítio entre os eletrodos.

As baterias de íon-lítio oferecem alta densidade energética e longa vida útil, além de não sofrerem do “efeito memória”, o que as torna mais práticas e eficientes. Sua capacidade de ser recarregada inúmeras vezes antes de começar a perder desempenho as torna ideais para uma grande variedade de aplicações.

Embora suportem muitos ciclos de carga, a bateria de íon-lítio tende a perder capacidade com o tempo, geralmente após 2-3 anos de uso contínuo. Comparadas com outras tecnologias de baterias, as baterias de íon-lítio podem ser mais caras, o que pode ser um fator limitante em alguns dispositivos ou aplicações.

As baterias de íon-lítio são utilizadas em uma variedade de dispositivos, incluindo smartphones, laptops, tablets, câmeras digitais e veículos elétricos. Sua alta performance e confiabilidade as tornam a escolha preferida para a maioria dos dispositivos portáteis modernos, além de estarem em constante evolução para atender às crescentes exigências do mercado. 

Cada baterias de íon-lítio geralmente fornece 3,7V e podem ser dispostas em série formando uma bateria de 12V. Exemplos de baterias de Li-Ion são: Bateria 18500 Li-Ion e Bateria 18650 Li-Ion.

Bateria de lítio-polímero (Li-Po)

As baterias de lítio-polímero (Li-Po) são uma variação das baterias de íon-lítio, com a principal diferença sendo o tipo de eletrólito utilizado. 

A estrutura das baterias de lítio-polímero é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Composto por grafite ou uma mistura de materiais que armazenam íons de lítio durante o processo de carga.
• Cátodo (eletrodo positivo): Feito de óxidos metálicos, como cobalto ou níquel, que permitem o armazenamento dos íons de lítio durante a descarga.
• Eletrólito: Em vez de um eletrólito líquido como nas baterias de íon-lítio, as baterias Li-Po utilizam um eletrólito sólido ou gel, o que dá maior flexibilidade à estrutura da bateria.

O principal benefício das baterias Li-Po é a sua capacidade de se adaptar a diferentes formas e tamanhos, tornando-as ideais para dispositivos que exigem baterias mais finas ou com formatos personalizados, como drones e celulares ultra-finos. Assim como as baterias de íon-lítio, as baterias Li-Po não sofrem de “efeito memória”, o que permite recargas em qualquer nível de carga sem diminuir sua capacidade. Devido à ausência de líquidos, as baterias Li-Po são menos propensas a vazamentos ou a problemas de sobreaquecimento quando manipuladas corretamente.

No entanto, as baterias Li-Po geralmente são mais caras do que as baterias de íon-lítio convencionais devido ao seu processo de fabricação e materiais. Em comparação com as baterias de íon-lítio, as baterias Li-Po podem ter uma capacidade de armazenamento de energia um pouco menor, o que limita sua utilização em dispositivos que exigem muita energia.

As baterias de lítio-polímero são usadas em dispositivos que exigem um design compacto e flexível, como drones, smartphones, laptops, câmeras e outros dispositivos portáteis. Sua versatilidade e características de leveza e segurança tornam as baterias Li-Po ideais para aplicações que exigem alta performance em espaços reduzidos.

Exemplos de baterias Li-Po são: Bateria Li-Po 210mAh, Bateria Li-Po 400mAh, Bateria Li-Po 450mAh e Bateria Li-Po 850mAh.   

Bateria de níquel-cádmio (NiCd)

As baterias de níquel-cádmio (NiCd) foram uma das primeiras opções de baterias recarregáveis amplamente utilizadas, especialmente em dispositivos como telefones sem fio, ferramentas elétricas e brinquedos.

A estrutura das baterias de níquel-cádmio é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Feito de cádmio (Cd), um material que armazena os elétrons durante o processo de carga.
• Cátodo (eletrodo positivo): Composto por óxido de níquel (NiOOH), que facilita a liberação dos elétrons durante a descarga.
• Eletrólito: Uma solução alcalina, normalmente composta por hidróxido de potássio (KOH), que permite a movimentação dos íons entre o ânodo e o cátodo.

As baterias NiCd são capazes de fornecer altas correntes de descarga, o que as torna adequadas para aplicações que exigem muita potência, como ferramentas elétricas e equipamentos de emergência. São bastante robustas e resistentes a condições extremas, como altas temperaturas, o que as torna confiáveis em ambientes exigentes.

As baterias de níquel-cádmio sofrem do efeito memória, que reduz sua capacidade se não forem descarregadas completamente antes de serem recarregadas, o que pode diminuir sua eficiência ao longo do tempo. O cádmio, um dos componentes principais dessas baterias, é um metal pesado e tóxico, o que torna o descarte inadequado dessas baterias um problema ambiental significativo. Comparadas com tecnologias mais modernas, como as baterias de íon-lítio, as baterias NiCd têm uma capacidade de armazenamento de energia relativamente baixa, o que limita seu uso em dispositivos de alta demanda energética.

Embora tenham sido gradualmente substituídas por tecnologias mais eficientes e menos poluentes, as baterias NiCd ainda são valorizadas em nichos onde sua robustez e capacidade de fornecer altas correntes são requisitos essenciais.

Bateria de níquel-hidreto metálico (NiMH)

As baterias de níquel-hidreto metálico (NiMH) surgiram como uma alternativa mais eficiente e ecológica às antigas baterias de níquel-cádmio (NiCd). Com uma maior capacidade de armazenamento e sem o problema do efeito memória, as baterias NiMH se tornaram populares em diversos dispositivos recarregáveis. Elas representam uma opção mais amigável ao meio ambiente em comparação com as baterias NiCd, pois não utilizam cádmio, um material tóxico e poluente.

A estrutura das baterias de níquel-hidreto metálico é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Composto por uma liga de hidreto metálico, que armazena os elétrons durante o processo de carga.
• Cátodo (eletrodo positivo): Feito de óxido de níquel (NiOOH), material responsável pela liberação de elétrons durante a descarga.
• Eletrólito: Uma solução alcalina, geralmente composta por hidróxido de potássio (KOH), que facilita a condução dos íons entre os eletrodos.

As baterias NiMH têm uma capacidade de armazenamento superior em relação às baterias NiCd, podendo fornecer até 40% a mais de energia, o que as torna ideais para dispositivos de maior consumo energético. Ao contrário das baterias NiCd, as NiMH não apresentam o efeito memória, permitindo recargas em qualquer nível de carga sem perda significativa de capacidade ao longo do tempo. Não utilizam cádmio, um material altamente tóxico e poluente, tornando-se uma opção mais sustentável em comparação com as baterias de níquel-cádmio.

As baterias de níquel-hidreto metálico são utilizadas em câmeras digitais, ferramentas elétricas sem fio, brinquedos eletrônicos e aparelhos de áudio/vídeo, além de serem aplicadas em veículos híbridos e sistemas de armazenamento de energia. Elas são uma excelente opção quando a eficiência energética e a sustentabilidade são prioridades, sendo cada vez mais populares no mercado de dispositivos recarregáveis.

Bateria de chumbo-ácido

As baterias de chumbo-ácido são uma das tecnologias mais antigas e utilizadas para armazenar energia. Esse tipo de bateria é comumente utilizado em veículos automotivos, como em carros e caminhões, devido à sua capacidade de fornecer rapidamente a energia necessária para a partida do motor.

A estrutura das baterias de chumbo-ácido é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Placas de chumbo puro (Pb), que durante a descarga liberam elétrons.
• Cátodo (eletrodo positivo): Placas de chumbo revestidas com óxido de chumbo (PbO₂), que recebem os elétrons durante a descarga.
• Eletrólito: Uma solução de ácido sulfúrico (H₂SO₄), que facilita o movimento de íons entre os eletrodos durante a reação química.

As baterias de chumbo-ácido podem fornecer grandes quantidades de corrente de maneira rápida, o que as torna ideais para aplicações que exigem picos de potência, como em veículos automotivos. Em comparação com outras tecnologias de baterias, como as de lítio ou níquel-hidreto metálico, as baterias de chumbo-ácido são mais baratas, o que as torna uma solução econômica em muitas aplicações.

No entanto, o chumbo deste tipo de bateria é um material altamente tóxico, o que torna o descarte das baterias de chumbo-ácido um desafio ambiental significativo.

As baterias de chumbo-ácido são mais comumente usadas em veículos automotivos, fornecendo a energia necessária para a partida do motor e para o funcionamento de sistemas eletrônicos. Elas também são utilizadas em sistemas de energia de emergência, como no-breaks (UPS), e em outras aplicações que exigem uma fonte de energia confiável e de alto desempenho, como em sistemas solares e geradores de energia.

Bateria selada

A bateria selada é uma evolução das tradicionais baterias de chumbo-ácido, projetada para ser mais segura e de manutenção reduzida. O principal diferencial das baterias seladas é o design que minimiza a perda de água do eletrólito, eliminando a necessidade de manutenção frequente.

A estrutura da bateria selada é composta por:

• Ânodo (eletrodo negativo): Placas de chumbo puro (Pb), que liberam elétrons durante a descarga.
• Cátodo (eletrodo positivo): Placas de chumbo revestidas com óxido de chumbo (PbO₂), que recebem os elétrons durante o processo de descarga.
• Eletrólito: Solução de ácido sulfúrico, mas com um design selado que permite a recombinação dos gases gerados durante o processo de carga e descarga, minimizando a evaporação e mantendo o nível do eletrólito constante.

Essas baterias possuem uma válvula de regulação de pressão (VRLA – Valve-Regulated Lead-Acid), o que permite o fechamento hermético e o controle do processo de recombinação de gases. Com isso, elas mantêm a eficiência e o nível do eletrólito durante toda a sua vida útil, o que as torna muito mais práticas para aplicações onde a manutenção constante das baterias seria um problema. Apesar de serem seladas, as baterias continuam a utilizar a mesma tecnologia das baterias de chumbo-ácido, mas com um design melhorado.

Embora as baterias seladas sejam mais seguras que as tradicionais, elas ainda podem ser danificadas se sobrecarregadas, o que pode levar à perda de água interna e ao comprometimento do desempenho. Em comparação com as baterias de chumbo-ácido tradicionais, as baterias seladas tendem a ser mais caras devido ao design aprimorado e à tecnologia de válvula.

As baterias seladas são usadas em aplicações de backup de energia, como em sistemas de no-break (UPS), sistemas de energia solar, alarmes e sistemas de iluminação de emergência. Elas também são comuns em veículos elétricos e em outras áreas onde a confiabilidade e a baixa manutenção são essenciais.

Como fazer o correto descarte de pilhas e baterias?

O descarte correto de pilhas e baterias é essencial para evitar danos ao meio ambiente e à saúde pública. Esses dispositivos contêm substâncias químicas e metais pesados, como mercúrio, chumbo, cadmium e lítio, que, se descartados de forma inadequada, podem contaminar o solo, a água e os ecossistemas. Além disso, o acúmulo desses materiais em aterros sanitários pode causar a liberação de gases tóxicos e poluentes.

Veja abaixo como fazer o correto descarte de pilhas e baterias:

• Não descarte pilhas e baterias no lixo comum: Pilhas e baterias nunca devem ser jogadas no lixo doméstico ou recicláveis, pois, ao entrar em contato com outros resíduos ou ao se decompor, podem liberar substâncias tóxicas. Jogá-las em locais inadequados pode levar à contaminação dos recursos naturais e colocar em risco a saúde humana.
• Pontos de coleta e reciclagem: Existem locais específicos para o descarte adequado de pilhas e baterias. Muitos estabelecimentos comerciais, como supermercados, farmácias e lojas de eletrônicos, oferecem pontos de coleta onde você pode deixar suas pilhas e baterias usadas para serem recicladas. Além disso, órgãos ambientais e empresas especializadas em resíduos perigosos também mantêm centros de recebimento em várias regiões.
• Centros de coleta especializados: Em algumas cidades, há centros de coleta dedicados à reciclagem de eletrônicos e produtos químicos. Esses centros garantem que pilhas e baterias sejam corretamente processadas, com os metais e materiais reutilizados de forma segura. A reciclagem não só ajuda a reduzir o impacto ambiental, mas também permite que recursos preciosos, como o lítio, o cádmio e o níquel, sejam reaproveitados.
• Programas de coleta por fabricantes e distribuidores: Muitas marcas e fabricantes de pilhas e baterias possuem programas de devolução, onde os consumidores podem entregar os produtos usados diretamente no ponto de venda ou nas filiais da marca. Certifique-se de verificar se a empresa que vende o produto oferece esse tipo de serviço, o que facilita o descarte correto.

---

Se você tiver dúvidas, sugestões ou experiências para compartilhar, fique a vontade para deixar um comentário abaixo. E para não perder nenhum conteúdo como este, não deixe de nos seguir no Instagram.