Nova tecnologia torna baterias de lítio muito mais duradouras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/09/2023

Já se sabia que esses metais de transição adicionais eram interessantes, mas ninguém havia conseguido tirar proveito deles até agora.
[Imagem: Dong Luo et al. - 10.1038/s41560-023-01289-6]

Baterias de lítio que duram mais

Um avanço fundamental na tecnologia das baterias - carentes de inovações mais substanciais há muito tempo - deverá ter implicações profundas para o nosso futuro energético, sobretudo para a eletrificação dos transportes.

Dong Luo e colegas da Universidade Cidade de Hong Kong virtualmente resolveram o problema da queda de tensão que ocorre a cada ciclo das baterias de lítio, e que inevitavelmente acaba inutilizando-as, exigindo sua troca - lembrando que a reciclagem das baterias de lítio ainda é um problema a ser resolvido.

A inovação consiste na estabilização da estrutura, em forma de favo de mel, dentro do material catódico, que compõe o eletrodo negativo, resultando em baterias mais duradouras e mais eficientes. Isso envolveu o uso de óxidos em camadas ricas em lítio e manganês, uma classe promissora de materiais já longamente pesquisada, devido à sua alta capacidade e baixo custo, mas que não chegaram às baterias reais porque apresentavam uma queda de tensão com o uso.

Ao incorporar íons desses metais de transição adicionais no material do cátodo, a equipe reforçou a estrutura de favo de mel, resultando em uma queda de tensão insignificante de apenas 0,02 mV por ciclo de uso e recarregamento.

Através de medições em escala atômica, a equipe descobriu que os íons metálicos de transição intercamadas atuam como uma "tampa", acima ou abaixo da estrutura do favo de mel, evitando a migração dos cátions e mantendo a estabilidade do material. A estrutura permaneceu intacta mesmo em altas tensões de corte e durante todo o ciclo, garantindo a integridade estrutural das baterias.

"Nosso trabalho resolveu o problema de queda de tensão no cátodo LMR [rico em lítio e manganês], com uma capacidade quase duas vezes maior do que os materiais catódicos amplamente utilizados, abrindo caminho para soluções de armazenamento de energia mais poderosas e sustentáveis," disse o professor Qi Liu, coordenador da equipe.

A próxima etapa envolve ampliar o processo de fabricação, saindo da escala de laboratório para a produção de baterias em escala industrial.

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