Aditivo melhora propriedades das baterias de lítio metálico

Com informações do CINE - 30/08/2022

Um cristal líquido iônico foi usado como aditivo para o eletrólito, tornando o composto mais estável quimicamente.
[Imagem: CINE]

Bateria de lítio metálico

Pesquisadores brasileiros desenvolveram um aditivo que deixa mais próximo da realidade um tipo emergente de bateria, a bateria de lítio metálico.

Em vez de um eletrodo de carbono (grafite), as baterias lítio-metal usam o próprio metal lítio como eletrodo, o que lhes dá uma capacidade teórica 10 vezes maior (3.860 mAh/g) do que o grafite (372 mAh/g).

O que a equipe brasileira descobriu é que a adição de um cristal líquido iônico ao solvente mais usado hoje como eletrólito nas pesquisas dessas baterias de lítio-metal torna o composto mais estável quimicamente, além de melhorar a sua condutividade iônica - é o trânsito dos íons que permite o uso e o recarregamento da bateria.

Com essas propriedades, o eletrólito aditivado se mostra promissor para compor baterias mais duráveis, mais seguras e de melhor desempenho.

Ainda em desenvolvimento, essa tecnologia, que inclui também as baterias de lítio-oxigênio (Li-O₂), é capaz de superar amplamente a tecnologia de íons de lítio, a mais usada atualmente, quanto à quantidade de energia que consegue armazenar. Porém, ela vem esbarrando justamente na instabilidade do eletrólito, o que justificou a pesquisa em busca de aditivos que melhorem o composto.

A inovação foi feita por pesquisadores do CINE (Centro de Inovação em Novas Energias), uma colaboração entre Unicamp, USP, IPEN e Shell.

Aditivo para eletrólito

O eletrólito de uma bateria é o componente que faz o contato entre os dois eletrodos, mais comumente uma solução líquida formada por um solvente e sais. Sua função principal é fornecer ativamente o caminho para que os íons se desloquem entre os eletrodos transportando cargas elétricas, por isso os eletrólitos de baterias precisam ser bons condutores iônicos, além de quimicamente estáveis.

A baixa estabilidade química torna o eletrólito mais suscetível a formar compostos indesejados e às vezes tóxicos, que podem danificar outros componentes da bateria, vazar ou provocar seu aquecimento ou explosão. "Um exemplo de eletrólitos que formam componentes indesejados é quando observamos uma bateria com um certo tempo de uso e ela aparenta estar dilatada ou inchada," exemplificou o pesquisador Tuanan Lourenço.

A equipe brasileira de um solvente orgânico, o DMSO (dimetilsulfóxido), frequentemente usado em baterias de lítio-metal, aditivado com um cristal líquido iônico baseado no composto orgânico imidazol. Cristais líquidos iônicos são sais que se assemelham aos líquidos iônicos por se apresentarem em estado líquido a temperatura ambiente, mas diferem deles por exibirem fases sólidas cristalinas.

A adição do cristal líquido iônico na medida correta aumenta tanto a estabilidade química quanto a condutividade do eletrólito. "Em termos práticos, se temos maior estabilidade química e condutividade, temos um eletrólito com uma melhor performance e podemos talvez ter uma bateria com uma performance superior," resumiu Tuanan.

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