Bateria de lítio sólido tem três camadas contra fogo e explosão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/01/2025

As três camadas foram pensadas para resolver os problemas das promissoras baterias de lítio metálico.
[Imagem: Heesoo Lim et al. - 10.1002/smll.202406200]

Bateria de lítio metálico

Engenheiros coreanos desenvolveram uma bateria de lítio metálico usando um novo tipo de eletrólito que oferece uma segurança extra contra incêndios e explosões. E o protótipo ainda apresentou uma vida útil significativamente superior à das atuais baterias de íons de lítio.

E essa nova bateria é promissora para as aplicações líderes de mercado, inclusive em veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia em grande escala.

Ao contrário das atuais baterias de íons de lítio, as de lítio metálico são baterias de estado sólido, podendo reter o dobro da energia que as primeiras.

Mas os protótipos de baterias de eletrólito sólido, que tipicamente usam eletrólitos de polímero, não funcionam muito bem devido a limitações estruturais que impedem um contato ideal do eletrodo. Além disso, elas não conseguem eliminar o problema dos dendritos, onde o lítio cresce em estruturas semelhantes a um fractal durante repetidos ciclos de carga e descarga. Os dendritos são um problema crítico, já que seu crescimento irregular pode interromper as conexões da bateria, que deixa de funcionar, ou pior, pode causar incêndios e explosões.

Para evitar tantos problemas, Heesoo Lim e colegas do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST) desenvolveram uma estrutura de camada tripla para o eletrólito. Cada camada desempenha uma função distinta, aumentando significativamente a segurança e a eficiência da bateria.

Especificamente, o eletrólito incorpora uma substância para evitar incêndios chamada DBDPE (decabromodifenil etano), zeólitas para aumentar a resistência do eletrólito e uma alta concentração de um sal de lítio chamado LiTFSI para facilitar um movimento rápido dos íons de lítio.

A composição das camadas garante que qualquer incêndio irá se autoextinguir.
[Imagem: Heesoo Lim et al. - 10.1002/smll.202406200]

Fogo se autoextingue

Nos primeiros testes, a nova bateria de lítio sólido manteve cerca de 87,9% do seu desempenho após 1.000 ciclos de carga e descarga, demonstrando uma melhoria notável na durabilidade em comparação com as baterias tradicionais, que normalmente mantêm 70-80% do seu desempenho. E 1.000 ciclos é tipicamente apontado como o nível que viabiliza a colocação de uma bateria no mercado.

Além disso, a equipe demonstrou que nem é preciso se preocupar em apagar algum incêndio que venha a ocorrer nessas baterias - o fogo se autoextingue no material. Em comparação, os bombeiros hoje tipicamente encaram os eventos de incêndios em baterias de íons de lítio com a abordagem "deixe queimar até acabar".

"Prevemos que esta pesquisa dê uma contribuição significativa para a comercialização das baterias de metal de lítio usando eletrólitos de polímero sólido, ao mesmo tempo que fornece estabilidade e eficiência aprimoradas para dispositivos de armazenamento de energia," disse o professor Jae Hyun Kim.

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