O que é uma bateria de lítio de 3,7 V?

Uma bateria de lítio de 3,7 V é um tipo de bateria recarregável comumente usada em uma ampla gama de dispositivos eletrônicos. O termo "3,7 V" refere-se à tensão nominal da bateria, que desempenha um papel fundamental em seu desempenho geral e na compatibilidade com diferentes dispositivos. Compreender essas baterias é essencial, especialmente para aqueles envolvidos na fabricação de eletrônicos ou em aplicações baseadas em baterias.

O que significa especificamente "3,7 V" nas especificações de baterias de lítio?

Os "3,7 V" nas especificações das baterias de lítio referem-se à tensão nominal da célula, que é a tensão média que uma bateria de íons de lítio totalmente carregada fornece durante a descarga. As baterias de íons de lítio, como as de 3,7 V, normalmente têm uma faixa de tensão de cerca de 4,2 V quando totalmente carregadas e podem cair para 3,0 V ou menos quando descarregadas. Essa tensão é importante porque afeta a quantidade de energia que a bateria pode fornecer ao dispositivo que está alimentando.

Por que a tensão da bateria de lítio é de 3,7 V?

A tensão de 3,7 V das baterias de lítio é o resultado da tensão nominal das células de íons de lítio e de polímeros de lítio. Para entender por que esse valor é usado, precisamos nos aprofundar na química e na estrutura dessas baterias.

1. Química por trás das baterias de lítio

As baterias de íons de lítio e de polímeros de lítio são baseadas em óxido de lítio metálico (LiCoO2) ou fosfato de lítio (LiFePO4) como material do cátodo e uma forma de carbono como ânodo. Quando a bateria está sendo descarregada, os íons de lítio se movem do ânodo para o cátodo, liberando energia elétrica. Essa reação química define a saída de tensão da bateria.

O tensão nominal (3,7 V) é derivado da diferença de potencial média entre o ânodo e o cátodo durante a descarga normal. Especificamente:

• Uma bateria de íons de lítio totalmente carregada tem uma tensão de aproximadamente 4.2V.
• À medida que a bateria se descarrega, a tensão cai para cerca de 3.7V.
• Quando está totalmente descarregado, a tensão normalmente atinge cerca de 3.0V.

Isso Tensão nominal de 3,7 V é considerado ideal para a maioria dos dispositivos eletrônicos porque oferece um bom equilíbrio entre densidade de energia, desempenho e longevidade, o que o torna ideal para alimentar uma ampla gama de eletrônicos de consumo, drones e outros dispositivos portáteis.

2. Por que não uma tensão mais alta ou mais baixa?

• Tensão mais alta: Se a voltagem fosse aumentada, resultaria em mais energia potencial, mas isso também aumentaria os riscos de superaquecimento, fuga térmica ou até mesmo falha da bateria. Além disso, a alta tensão exigiria componentes mais sofisticados e caros para lidar com segurança com o aumento da energia.

• Tensão mais baixa: Se a tensão fosse muito baixa, a densidade de energia seria insuficiente para alimentar os dispositivos por longos períodos. Além disso, uma voltagem mais baixa pode resultar em uma diminuição do desempenho geral, exigindo um carregamento mais frequente.

A tensão nominal de 3,7 V atinge um equilíbrio que oferece fornecimento eficiente de energia e, ao mesmo tempo, garante segurança, longevidade e uso prático em dispositivos de consumo.

3. Tensão e densidade de energia

A tensão de 3,7 V também está alinhada com a densidade de energia da bateria. A densidade de energia é um fator essencial para determinar a quantidade de energia que uma bateria pode armazenar em relação ao seu tamanho. As baterias de íon-lítio e de polímero de lítio têm uma das maiores densidades de energia entre as baterias recarregáveis, e a tensão nominal de 3,7 V ajuda a maximizar essa vantagem.

Quais dispositivos comuns usam baterias de lítio de 3,7 V? 

As baterias de lítio de 3,7 V são usadas em uma grande variedade de dispositivos, inclusive:

• Smartphones: Esses dispositivos dependem de baterias de 3,7 V para obter energia de longa duração em tamanhos compactos.
• Drones: A maioria dos drones de pequeno e médio porte usa baterias de lítio de 3,7 V devido ao seu desempenho leve e de alta capacidade.
• Vestíveis: Dispositivos como smartwatches e rastreadores de condicionamento físico geralmente usam baterias de polímero de lítio (LiPo) de 3,7 V.
• Veículos elétricos: Algumas scooters e bicicletas elétricas menores usam baterias de íons de lítio de 3,7 V como parte de sistemas de energia maiores.
• Dispositivos médicos: Dispositivos médicos portáteis, como oxímetros de pulso e aparelhos auditivos, também utilizam células de lítio de 3,7 V.

Qual é a vida útil típica das baterias de lítio de 3,7 V?

A vida útil típica de uma bateria de lítio de 3,7 V geralmente é de 300 a 500 ciclos de carga. Isso significa que a bateria pode ser carregada e descarregada de 300 a 500 vezes antes de começar a perder significativamente sua capacidade. Entretanto, fatores como temperatura, sobrecarga e subcarga podem afetar sua vida útil geral. Para maximizar a vida útil de uma bateria de lítio, é fundamental mantê-la dentro da faixa de temperatura ideal e evitar descargas profundas frequentes.

Qual é a diferença entre as baterias de íons de lítio, LiPo e LiFePO4 de 3,7V?

As baterias de lítio de 3,7 V são fornecidas em vários tipos diferentes de produtos químicos, cada um com características, vantagens e desvantagens exclusivas. Veja a seguir uma análise detalhada das diferenças entre as baterias de íons de lítio, LiPo e LiFePO4 de 3,7 V:

Baterias de íon de lítio de 3,7 V

Íons de lítio são o tipo mais comum de baterias de lítio de 3,7 V usadas em eletrônicos de consumo. Essas baterias são conhecidas por sua alta densidade de energia e longa vida útil, o que as torna ideais para dispositivos como smartphones, laptops e drones. As baterias de íon-lítio apresentam um eletrólito líquido e um cátodo de óxido de metal, o que permite que armazenem uma grande quantidade de energia em relação ao seu tamanho.

• Vantagens:

  • Alta densidade de energia, proporcionando longos períodos de uso para dispositivos eletrônicos.
  • Tecnologia mais madura com soluções amplamente disponíveis e econômicas.
  • Geralmente mais baratas em comparação com outros tipos de baterias de lítio.

• Desvantagens:

  • Design menos flexível (comparado ao LiPo).
  • Um pouco mais pesada e volumosa do que outros tipos de bateria de lítio.

Baterias LiPo (polímero de lítio) de 3,7 V

LiPo são uma geração mais recente de baterias de lítio que usam um eletrólito sólido ou semelhante a um gel em vez de um líquido. Isso as torna mais leves e mais flexíveis do que as baterias de íons de lítio, permitindo que assumam várias formas e tamanhos.

• Vantagens:

  • Design flexível: Podem ser moldados para se adaptarem a formas personalizadas, o que os torna ideais para eletrônicos compactos, como wearables e drones.
  • Mais leve em comparação com as baterias de íons de lítio.
  • Melhor desempenho em aplicações de alta taxa de descarga, como drones de alto desempenho.

• Desvantagens:

  • Mais caras do que as baterias de íons de lítio.
  • Requer manuseio cuidadoso, pois são mais suscetíveis a danos por sobrecarga ou perfuração.
  • Vida útil mais curta quando submetido a altas temperaturas ou condições extremas.

Baterias LiFePO4 (fosfato de ferro e lítio) de 3,7 V

O LiFePO4 é uma alternativa mais segura à química tradicional de íons de lítio. Essas baterias usam fosfato de ferro-lítio como material do cátodo. Elas são conhecidas por sua estabilidade e longos ciclos de vida, o que as torna ideais para uso em aplicações de larga escala, incluindo veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia.

• Vantagens:

  • Extremamente segura, com menor risco de incêndio ou fuga térmica em comparação com outras baterias de lítio.
  • Longa vida útil (até 2.000+ ciclos).
  • Alta estabilidade térmica, o que os torna ideais para aplicações em temperaturas extremas.

• Desvantagens:

  • Menor densidade de energia em comparação com as baterias de íons de lítio e LiPo.
  • Maior e mais pesado, o que pode limitar sua aplicação em dispositivos leves e compactos.
  • Custo mais alto por unidade de energia quando comparado ao íon de lítio.

Principais diferenças em resumo: