Nova técnica de carregamento coloca baterias em ruínas de volta

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Para que os carros elétricos funcionem o maior tempo possível entre as cargas, suas baterias precisa embalar um soco. Uma opção seria baterias de lítio-metal, que têm um componente-chave feito desse elemento denso em energia. Isso lhes dá maior capacidade de armazenamento do que amplamente utilizado baterias de lítio, em que o mesmo componente é feito de grafite. Embora o metal de lítio possa armazenar mais energia do que o grafite, ele também se degrada mais rapidamente, limitando quantas vezes uma bateria de metal de lítio pode carregar e descarregar. Mas os pesquisadores descobriram que uma nova técnica de carregamento pode realmente restaurar o material danificado, prolongando a vida útil dessa bateria em cerca de 30%.

À medida que qualquer bateria recarregável carrega e descarrega, os íons de lítio se movem para frente e para trás entre o cátodo carregado positivamente e o ânodo carregado negativamente. Quando esse ânodo também é feito de lítio, como nas baterias de lítio-metal, esse processo gradualmente faz com que pequenos pedaços do material reativo se soltem do corpo do ânodo. Dentro da bateria, os pedaços perdidos formam pequenas “ilhas” de lítio que a maioria dos pesquisadores considerava inativas – até agora. Pesquisadores da Universidade de Stanford descobriram que esses bits isolados ainda podem responder eletricamente, movendo-se fisicamente para frente e para trás à medida que a bateria é carregada e descarregada. A descoberta deles foi publicado em Natureza.

Os pesquisadores descobriram que as ilhas poderiam se mexer o suficiente para restabelecer uma conexão elétrica entre o lítio isolado e o ânodo. Eles perceberam que poderiam reunir o material de volta descarregando imediatamente uma pequena quantidade de eletricidade após a bateria ter carregado até a capacidade máxima. “É assim que promovemos [the lost lithium’s] crescimento em direção ao ânodo para restabelecer a conexão elétrica”, diz o principal autor do estudo e cientista de materiais de Stanford, Fang Liu. Quando eles carregaram uma bateria de teste de lítio-metal usando esse protocolo, ela pôde realizar mais ciclos de carregamento, durando 29% mais do que uma bateria que sofreu carregamento padrão.

Kelsey Hatzell, cientista eletroquímico e de materiais da Universidade de Princeton que não esteve envolvido no estudo, diz que a descoberta contribui para a compreensão fundamental das baterias de lítio-metal. “Observar… a dinâmica do lítio metálico isolado é muito desafiador”, diz ela, acrescentando que os pesquisadores “projetaram muitos experimentos muito intrigantes para começar a deconvoluir os mecanismos”. Ela observa, no entanto, que as aplicações práticas podem estar longe; essas baterias ainda ficam aquém dos milhares de ciclos de carregamento que as baterias recarregáveis ​​devem suportar.

Os pesquisadores de Stanford esperam desenvolver ainda mais seu método de carregamento para maximizar a vida útil da bateria de lítio-metal. Eles também estão trabalhando em um protocolo de carregamento que ampliaria a usabilidade das baterias de íons de lítio. “Irei considerar [this study] como uma grande descoberta para o campo das baterias – íons de lítio, lítio-metal”, diz o coautor e cientista de materiais de Stanford Yi Cui. “Pode ser generalizado, eu acho, para todo o campo de baterias.”



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