Tipos de Pilhas mais comuns

Pilhas de Zinco-Carbono ou Zinco-Carvão ou Pilhas de Leclanché

Servindo-se de um vaso, Leclanché usou como eletrodos para o polo positivo uma pequena barra de carvão, colocada em um saquinho de tela resistente juntamente a uma mistura de grafite e bióxido de manganês. Para o polo negativo utilizou uma pequena barra de zinco. O líquido que envolve as duas barras, também chamado de eletrólito, é uma solução de sais de amoníaco e água.

Denominadas pilhas secas as pilhas atuais contêm, no centro do cilindro que constitui sua cápsula, uma barra de carvão (que pode ser entendida como sendo um “coletor de corrente catódica”). Em torno dessa barra de carvão encontra-se uma área de material absorvente, completamente impregnada pelo eletrólito, que é constituído por amoníaco, dióxido de manganês, óxido de zinco, cloreto de zinco e água. Com um revestimento externo de zinco, o conjunto é hermeticamente fechado na parte superior, onde sobressai apenas o terminal positivo em contato com a barra de carvão. Nessa parte superior do invólucro metálico externo encontra-se um revestimento isolante que separa os polos positivo e negativo.

Também nas paredes do invólucro há uma capa isolante, mas a base, que constitui o terminal negativo, fica a descoberto. Essas pilhas fornecem uma tensão de 1,5V; a energia e, consequentemente, a intensidade da corrente a ser fornecida dependem do volume de eletrólito contido na pilha e da área de seus eletrodos positivo e negativo. Tendo um baixo custo no mercado, esse tipo de pilha pode ser usado em alta escala, embora só seja eficiente em aplicações que requerem uma alimentação intermitente, já que ela apresenta uma queda progressiva de tensão. Por outro lado, sua capacidade de regeneração durante os períodos de descarga é elevada.

A pilha só cessará seu funcionamento quando o Mn0₂ for totalmente consumido.

Quando se retira muita corrente da pilha, a amônia forma ao redor do bastão de grafite uma camada de isolante, o que acarreta uma drástica redução de voltagem.

Observação: quado não utilizadas, as pilhas devem ser removidas dos aparelhos, pois seu eletrólito continua a corroer o recipiente e pode furá-lo. Havendo vazamento do eletrólito, pode ocorrer danificação no aparelho.

Pilhas alcalinas

As pilhas alcalinas são formadas por um anodo de zinco com superfície ampla porosa e por um catodo de óxido de manganês de densidade elevada. Elas se diferenciam das de zinco-carbono especialmente pela composição do eletrólito, que é de hidróxido de potássio, e apresenta em relação a estas quase o dobro da capacidade de energia, com uma duração sete vezes maior e uma impedância interna muito mais baixa. Por isso são altamente eficientes nas aplicações que requerem longos períodos de alimentação com correntes elevadas.

A tensão nominal das pilhas alcalinas é de 1,5V e sua voltagem permanece constante durante um período mais longo, garantindo uma operação mais estável do equipamento que alimenta. São particularmente usadas para alimentação de jogos eletrônicos, filmadoras, gravadores e toca fitas, além de equipamentos de iluminação de emergência. Em relação as pilhas zinco-carbono, seu custo é mais elevado, porém, nas pilhas alcalinas, ao se retirar corrente, não se forma a camada isolante de amônia ao redor do cátodo de carvão, fazendo com que sua voltagem caia violentamente.

Pilhas de Mercúrio-Zinco

São formadas por um catodo à base de óxido de mercúrio por um anodo de zinco e por um eletrólito à base e hidróxido de potássio. Essas pilhas podem ser encontradas em dois formatos diferentes: cilíndricas ou em forma de botão, sendo estas as mais utilizadas.

Sua característica mais importante é a alta densidade de energia que pode fornecer, que é várias vezes mais elevada a dos tipos descritos anteriormente. A variação de tensão em função da descarga é praticamente nula; ela se mantém constante no valor de 1,35V ao longo de toda sua vida útil; sua impedância interna é baixa e constante, não apresentando, portanto, nenhum fenômeno de recarga. Além disso oferece excelente rendimento e estabilidade nas operações em altas temperaturas. Por suas características, ela é a mais adequada para aparelhos sensíveis, como, por exemplo, aparelhos de surdez e instrumentos científicos.

Pilhas de Lítio

São recentes no mercado e apresentam maior densidade de energia, maior vida útil e maior tensão nominal. Seus componentes não incluem a água, o que permite um rendimento em baixas temperaturas muito superior ao das outras pilhas, ao ponto de se dispor de 50% de sua capacidade em temperaturas da ordem de -55ºC. A composição de uma pilha de lítio depende do tipo fabricação, que varia no material utilizado como catodo. A densidade de energia das pilhas de lítio chega a 266Wh/Kg, contra 133 das pilhas de prata e 55 zinco-carbono. É importante observa que as pilhas de lítio apresentam uma auto-descarga quase imperceptível, o que permite armazená-las por períodos três vezes mais longos em relação às de mercúrio e até cinco vezes mais longos em relação às de zinco-carbono, sem que apresentem uma perda significativa de eficiência.

A pilha de lítio-iodo foi desenvolvida principalmente para ser usada em marca-passos cardíacos, já que é bastante leve, segura (não libera gases, pois é fechada hermeticamente), tem uma boa durabilidade (cerca de 8 a 10 anos), fornece uma voltagem de 2,8 V e sua alta densidade de carga. Os eletrodos são formados por lítio e um complexo de iodo, que ficam separados por meio de uma camada cristalina de iodeto de lítio que permite a passagem da corrente elétrica. O lítio metálico funciona como o ânodo dessa pilha, ou seja, é o polo negativo que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, o polo positivo que se reduz, recebendo elétrons, é o complexo de iodo.

Semirreações e Reação Global da Pilha: