Uma pilha e uma bateria são dispositivos capazes de transformar energia química em energia elétrica, que fará determinado aparelho elétrico funcionar.
A diferença entre esses dispositivos é que uma pilha possui dois eletrodos e um eletrólito, enquanto que a bateria é formada por várias pilhas ligadas em série.
Uma das baterias mais conhecidas e comuns no cotidiano é a bateria ou acumulador de chumbo, que é a bateria usada em automóveis. Geralmente, essa bateria é de 12 V, sendo formada por um conjunto de seis pilhas com 2 V cada uma.
O ânodo ou polo negativo contitui um eletrodo de chumbo (Pb), que se oxida, perdendo elétrons. Já o cátodo, polo positivo, é o óxido de chumbo IV (PbO2). As placas de Pb são ligadas ao conector negativo e as placas de chumbo revestidas de PbO2 são ligadas ao conector positivo. Elas são colocadas de modo intercalado, separadas por um papelão ou plásticos e todas são mergulhadas numa solução de ácido sulfúrico (H2SO4) de concentração de cerca de 30% e densidade de 1,28 g/cm3.
As semirreações em cada eletrodo e a reação global que ocorrem nessas baterias são as seguintes:
Semirreação do Ânodo: Pb +HSO41-+ H2O ↔ PbSO4 + H3O1+ + 2e-
Semirreação do Cátodo: PbO2 + HSO41-+ 3H3O1+ + 2e-↔ PbSO4 + 5 H2O________
Reação global: Pb + PbO2 + 2 HSO41-+ 2 H3O1+↔ 2 PbSO4 +4 H2O
Abaixo, temos uma imagem de uma bateria aberta que não funciona mais. Ao lado da bateria, aparecem, da frente para trás, a placa positiva, o separador e a placa negativa:
Observe que, com o tempo, o ácido sulfúrico vai sendo consumido e, portanto, a densidade da solução vai diminuindo. Assim, uma forma de observar se a bateria está descarregada é medir a densidade da solução de ácido sulfúrico, utilizando um densímetro. Se a densidade estiver igual a 1,2 g/cm3, então ela está mesmo descarregada.
Outro fator que diferencia as pilhas das baterias é que as primeiras não são recarregáveis, quando a reação acaba, elas se tornam inúteis. As baterias, porém, são recarregáveis.
Veja que as reações que ocorrem nas baterias de chumbo são reversíveis, mas não são espontâneas. Desse modo, se quisermos inverter o sentido da reação e regenerar grande parte do ácido sulfúrico, recarregando a bateria, é preciso fornecer energia ao sistema por meio de uma corrente elétrica contínua, aplicando-se uma diferença de potencial que inverta os polos. Isso geralmente é feito pelo dínamo ou alternador do automóvel.
Esse tipo de bateria apresenta algumas desvantagens, como o armazenamento, o transporte, a manutenção do eletrólito líquido e a manipulação. Porém, essas desvantagens são superadas porque as baterias de chumbo/ácido são as que possuem maior tensão, produzem energia elétrica a um custo menor e são bem resistentes às cargas e descargas rigorosas.
