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1 / 8 Uma célula 18650 aberta O nome indica o tamanho: 18 mm de diâmetro e 65 mm de altura. Um quarto do invólucro foi removido para você ver as camadas enroladas lá dentro. À direita, um pedacinho dessas camadas aparece desenhado na escala dos átomos, e as linhas vermelhas mostram de onde ele vem.
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01 Uma célula 18650 aberta O nome indica o tamanho: 18 mm de diâmetro e 65 mm de altura. Um quarto do invólucro foi removido para você ver as camadas enroladas lá dentro. À direita, um pedacinho dessas camadas aparece desenhado na escala dos átomos, e as linhas vermelhas mostram de onde ele vem.
02 Um sanduíche comprido e enrolado Dentro do invólucro há uma tira longa de camadas finas enrolada em volta de um núcleo oco: cátodo sobre folha de alumínio, um separador, ânodo sobre folha de cobre e um segundo separador. A face cortada mostra a espiral. Enrolar a tira coloca uma grande área de eletrodo num invólucro pequeno.
03 O cátodo é um óxido em camadas Com 0 % de carga, as 40 bolinhas verdes de lítio estão no cátodo, nos espaços entre as folhas de átomos de cobalto e oxigênio. John Goodenough apresentou esse óxido de lítio e cobalto em 1980, e suas camadas deixam o lítio sair e voltar sem que o cristal se desfaça.
04 Na célula carregada, o lítio fica no grafite Agora a célula está em 100 %. Todas as bolinhas de lítio passaram para o grafite à direita e ficam entre duas folhas de carbono. O lítio no grafite tem energia bem maior que o lítio no óxido, e é essa diferença que a célula devolve como tensão.
05 Carga: íons por um caminho, elétrons por outro O carregador puxa elétrons do cátodo e os empurra pelo fio até o grafite. Para manter o equilíbrio de cargas, os íons de lítio saem do óxido, atravessam o eletrólito e o separador e entram entre as folhas de carbono. Veja a tensão subir em direção a 4,20 V.
06 A descarga faz o caminho inverso Com uma lâmpada no circuito, os elétrons vão do grafite ao cátodo passando pela lâmpada, e os íons voltam para o óxido. Com uma carga de 1,6 A, a tensão fica 0,08 V abaixo do valor de circuito aberto. Em 3,00 V o aparelho para de puxar corrente.
07 Série soma volts, paralelo soma ampères-hora Este pacote é 10s4p: dez grupos em série, com quatro células em cada grupo. Dez em série dão 36 V nominais e 42 V com carga completa. Quatro em paralelo dão 4 × 3,2 = 12,8 Ah. As 40 células guardam cerca de 461 Wh nos 3,6 V nominais.
08 Quando o calor alimenta a si mesmo A 220 °C a célula já passou do ponto sem volta. Perto de 120 °C, o filme protetor do grafite começa a se decompor e a célula se aquece sozinha. Por volta de 135 °C, os poros do separador se fecham e a corrente para. Mais quente ainda, o filme encolhe, o cátodo libera oxigênio e as reações saem de controle.
Invólucro de aço e capa O invólucro de aço niquelado é o terminal negativo, e a capa de plástico o isola. Ative "Ver por dentro" para enxergar através dele. Tampa superior O botão positivo. Embaixo dele, uma gaxeta veda o invólucro, e um disco de alívio se abre se a pressão do gás lá dentro subir demais. Cátodo de óxido lamelar Folhas de cobalto (azul) e oxigênio (vermelho) com lítio entre elas, como no LiCoO₂. Os cátodos NMC e NCA têm a mesma estrutura em camadas. Folha de alumínio A pasta do cátodo cobre os dois lados desta folha. Ela coleta a corrente e a leva até a tampa superior. Ânodo de grafite Folhas planas de hexágonos de carbono empilhadas umas sobre as outras. Quando a célula é carregada, o lítio entra entre as folhas. Folha de cobre O grafite cobre uma folha de cobre, ligada ao fundo do invólucro por uma lingueta curta. Separador Um filme plástico cheio de poros minúsculos. Os íons passam por ele, mas os dois eletrodos nunca se tocam. Eletrólito Um sal de lítio, LiPF₆, dissolvido em solventes de carbonato. Os grupos laranja e creme são íons PF₆⁻. O líquido transporta íons, não elétrons. Íons de lítio Cada bolinha verde representa 80 mAh de carga, cerca de 1,8 × 10²¹ íons reais. O modelo tem 40 delas. Circuito externo Os elétrons (azuis) só podem seguir pelo fio. A caixa é um carregador durante a carga e uma lâmpada durante a descarga. Pacote de baterias Cópias da mesma célula unidas por tiras de níquel. Colunas em série somam tensão; fileiras em paralelo somam capacidade.
