19.7 C
Lisboa
Segunda-feira, Julho 4, 2022

Eletrólito líquido em baterias de estado sólido pode tornar as baterias de carros elétricos mais baratas e melhores

Must read


Os carros elétricos estão sendo artificialmente reforçados por mandatos e subsídios governamentais e estão fazendo pouco para reduzir as emissões porque a eletricidade de que precisam não é predominantemente solar, nuclear ou hidrelétrica.

O que ajudaria são as baterias que não estão presas no século 20, como as de íons de lítio, que custam tanto para substituir que um proprietário de Tesla explodiu seu carro com dinamite, em vez de um custo para novas baterias que era 50% do original preço de compra. E eles podem ser perigosos.

Risco de explosão de íons de lítio

As baterias de estado sólido, como as de íons de lítio, criam energia à medida que os íons de lítio se movem de um lado da bateria para o outro e os elétrons fluem através de um circuito para alimentar o dispositivo. Uma bateria de íons de lítio ajuda os íons de lítio a se moverem rapidamente usando um eletrólito líquido, mas os eletrólitos líquidos atuais são inflamáveis ​​e podem causar uma explosão ou incêndio na bateria, especialmente quando a bateria estiver danificada. As baterias de estado sólido resolvem um grande problema de desempenho, mas um novo estudo mostra que ainda existem obstáculos, como uma quantidade perigosa de calor se eles entrarem em curto-circuito.

Em uma bateria de estado sólido, o eletrólito líquido é substituído por um eletrólito sólido, mas enquanto os íons de lítio podem se mover rapidamente dentro do eletrólito sólido, eles têm dificuldade em se mover do eletrólito sólido para os eletrodos e vice-versa.

Para superar isso, os pesquisadores adicionaram eletrólito líquido e descobriram que, apesar da preocupação de que também tornariam as baterias de estado sólido menos seguras, as baterias de estado sólido com eletrólito líquido eram mais seguras do que as de íons de lítio. O problema é que o desempenho aprimorado e a densidade de energia mais alta, uma coisa boa em uma bateria, significa que, se essa energia extra armazenada causar um curto-circuito, a bateria de estado sólido pode gerar uma quantidade perigosa de calor.

Otimização para segurança

Para descobrir o quão segura seria uma bateria de estado sólido com um pouco de eletrólito líquido, a equipe de pesquisa começou calculando quanto calor poderia ser liberado em uma bateria de íons de lítio, uma bateria totalmente em estado sólido e uma bateria de estado sólido. baterias com quantidades variáveis ​​de eletrólito líquido. Todas as baterias testadas tinham quantidades equivalentes de energia armazenada. Em seguida, eles analisaram três coisas ruins diferentes que poderiam acontecer com as baterias e o calor que seria liberado devido a cada tipo de falha.

A primeira coisa ruim que pode acontecer é se as baterias pegarem fogo – de uma bateria vizinha ou de um prédio ao redor – disse Torres-Castro. Nesses casos, os pesquisadores descobriram que a bateria de estado sólido com um pouco de eletrólito líquido produzia cerca de um quinto do calor de uma bateria de íons de lítio comparável – dependendo da quantidade de eletrólito líquido que ela tinha. A bateria de estado sólido sem eletrólito líquido não produziu nenhum calor neste cenário.

A segunda coisa ruim que pode acontecer com as baterias é se carregamento e descarregamento repetidos fizeram com que o metal de lítio formasse um “pico” chamado de dendrito. Esse dendrito pode perfurar um buraco no separador que mantém os dois lados distintos e causa um curto-circuito, disse Preger. Este é um problema conhecido com todas as baterias que possuem lítio metálico em um lado. Nesse caso, todas as três baterias produziram quantidades semelhantes de calor, que dependiam da quantidade de lítio metálico que havia nas baterias.

A terceira coisa ruim que pode acontecer com uma bateria de estado sólido é o eletrólito sólido pode quebrar. Isso pode acontecer se a bateria for esmagada ou perfurada ou devido à pressão acumulada durante a operação, o que permitiria que o oxigênio de um lado da bateria reagisse com o metal lítio do outro lado, disse Torres-Castro. Nesses casos, a bateria de estado sólido sem eletrólito líquido pode atingir temperaturas próximas às da bateria de íons de lítio, o que a equipe achou surpreendente.

Mas o risco não é alto. Há uma troca definitiva entre desempenho e segurança, mas adicionar um pouco de líquido pode aumentar muito o desempenho, tendo apenas um pequeno impacto na segurança.



Fonte original deste artigo

- Advertisement -spot_img

More articles

DEIXE UMA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

- Advertisement -spot_img

Latest article