Questão 19355

UNEB 2014

Química

(Uneb 2014)

Grandes recalls de fabricantes de baterias de íons de lítio para notebooks suscitaram questões sobre como essas fontes de energia podem aquecer a ponto de pegar fogo. Igualmente válida é a dúvida sobre por que os acidentes não são mais frequentes: são poucos proporcionalmente às centenas de milhões de baterias vendidas anualmente.

As células eletroquímicas de íons de lítio empregam vários materiais, mas quase todas são recarregáveis, como as usadas em câmeras fotográficas e telefones celulares, que utilizam óxido de lítio-cobalto no cátodo e grafite no ânodo.

Embora essa formulação seja “de certo modo inerentemente insegura”, a fabricação cuidadosa e os dispositivos de segurança embutidos limitaram os acidentes a poucas ocorrências. Mesmo assim, os fabricantes de baterias têm aumentado a capacidade de carga em determinada célula devido à demanda dos fabricantes de eletrônicos por maior durabilidade. Portanto, agora a margem de erros é ainda menor. Aumentando o número de íons na célula, os fabricantes quadruplicaram a capacidade energética desde seu lançamento comercial em 1991.

(FISCHETTI. 2013. p. 10 -11).

O cátodo da célula eletroquímica é formado por óxido de lítio e de cobalto, LiCoO₂(s), e o ânodo, por grafite, quando a bateria está descarregada. Durante a recarga, a corrente elétrica é invertida, e os íons de lítio são reduzidos no eletrodo do grafite. Na descarga, os íons de lítio, Li⁺, deixam o grafite, após reação e voltam a formar óxido de lítio e de cobalto.

Com base nas informações do texto, das figuras e considerando-se o funcionamento de célula eletroquímica e a força eletromotriz de célula igual a 3,7V, é correto afirmar:

O eletrólito é uma solução aquosa de sal de lítio.

O óxido de LiCoO₂é oxidado a CoO₂, na recarga da pilha.

A oxidação e a redução ocorrem, respectivamente, no cátodo e no ânodo, durante a descarga da pilha.

A voltagem de bateria, formada a partir da ligação em paralelo de quatro células eletroquímicas de óxido de lítio-cobalto, é, aproximadamente, 15V.

A ligação entre o cátodo e o ânodo através do separador, por meio de partículas metálicas, desvia o fluxo de corrente elétrica e causa resfriamento da célula eletroquímica.

Gabarito:

O óxido de LiCoO₂é oxidado a CoO₂, na recarga da pilha.

Resolução:

A.Incorreta. O lítio possui uma alta reatividade em água, motivo pelo qual todas as pilhas de lítio, usam como eletrólitos compostos não-aquosos, em recipientes hermeticamente fechados.
B.Correta. O óxido de LiCoO₂é oxidado a CoO₂, na recarga da pilha. É só lembrar que nessa reação de oxirrredução, o fluxo de elétrons é invertido dependendo se a pilha está descarregando ou carregando. No caso da recarga, o fluxo de elétrons vai do LiCoO2 para o grafite, ou seja, o LiCoO2 é o que oxida. Dessa reação, sobrará o composto CoO2, que não reagiu.
C. Incorreta. Tanto na pilha quanto na eletrólise a oxidação ocorre no ânodo e a redução no cátodo.
D.Incorreta. Pois nesse tipo de associação, a ddp resultante é igual a ddp individual de cada pilha, ou seja, 3,7V.
E. Incorreta. O cátodo e o ânodo são separados por um material poroso que contém o eletrólito, esse material, conhecido como separador, evita que os íons dos elétrodos se misturem e provoquem uma reação, durante o tempo em que a pilha não está em funcionamento, provocando o desgaste prematuro do ânodo e consequentemente reduzir a vida útil da pilha.

Questão 19355

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