Os cientistas criaram um novo tipo de carbono que poderia fazer as baterias de nossos telefones, tablets e laptops mais seguros, mais poderoso, mais rápido para carregar e mais duradouro.

Uma equipe internacional de pesquisadores, liderado pela Lancaster University e Jilin University na China, anunciaram o primeiro carbono poroso sintetizado organicamente, chamado OSPC-1, no jornal Angewandte Chemie .

Este novo carbono mostra um potencial excepcional como material para ânodos em baterias de íon-lítio - o tipo de bateria que alimenta milhões de dispositivos, como telefones celulares, laptops, ferramentas elétricas, além de ser usado em situações complexas maiores, como satélites espaciais, aviões comerciais e carros elétricos.

O material padrão da indústria usado para anodos em baterias de íon-lítio é uma forma de carbono chamada grafite. Os cientistas compararam o desempenho do OSPC-1 com o grafite e descobriram que o OSPC-1 é capaz de armazenar mais do que o dobro de íons de lítio, e, portanto, poder, como grafite na mesma velocidade média de carregamento.

Além disso, O OSPC-1 é capaz de armazenar íons de lítio em mais do dobro da taxa do grafite - o que significa que as velocidades de carregamento podem ser duas vezes mais rápidas. As velocidades de descarga também podem ser amplamente melhoradas com OSPC-1, o que significa que também pode ser usado para alimentar aplicativos que consomem mais energia.

Unicamente, OSPC-1 foi criado em nível molecular usando uma técnica complexa chamada 'homocoupling de Eglinton'. Isso envolve a remoção do silício dos grupos carbono-silício para produzir ligações de carbono para carbono. A estrutura resultante é amorfa, muito estável, e, crucialmente, altamente condutivo.

Outra grande vantagem do OSPC-1 é sua segurança. Não forma dendritos. Estas são fibras de metal de lítio que podem se formar quando o lítio fica preso na superfície do grafite. Se os dendritos se acumularem e alcançarem o cátodo, eles podem causar um curto-circuito nas baterias de íons de lítio e fazer com que explodam em chamas.

OSPC-1 também parece ser muito mais duradouro do que o grafite. A equipe de cientistas testou em mais de 100 ciclos de carga e descarga e não havia sinais de deterioração. A grafite se expande e se contrai cada vez que é carregada e descarregada, o que o torna suscetível a rachaduras. A estrutura de framework aberto do OSPC-1 significa que é menos frágil e não tão sujeito a essas fraquezas.

Contudo, o grafite é o padrão da indústria porque é muito barato de produzir e facilmente obtido. Os pesquisadores reconhecem que o OSPC-1 seria mais caro de produzir, pelo menos inicialmente. Portanto, os pesquisadores acreditam que as aplicações iniciais mais prováveis ​​seriam para situações em que a segurança é a consideração primordial - como em satélites espaciais e aeronaves.

Dr. Abbie Trewin, da Lancaster University, co-autor do estudo, disse:"Nossa equipe usou um método inteiramente novo para produzir o único carbono poroso projetado em nível molecular.

“Este novo material, OSPC-1, é um material de ânodo altamente promissor para baterias de íon-lítio com alta capacidade de lítio, uma capacidade impressionante de carga e taxa de descarga, potencial para uma vida longa, e para um desempenho de segurança significativamente melhorado.

"Acreditamos que o OSPC-1 tem grande potencial nas situações em que a falha pode levar à perda de vidas, ou a perda de equipamento muito caro no caso de satélites. "

O método utilizado pela equipe de pesquisadores tem potencial para ser estendido a outros materiais de carbono 3-D, e poderia ver a criação de uma nova família de materiais de carbono porosos, que poderia ter benefícios para o armazenamento de energia, dispositivos eletrônicos, catálise, armazenamento de gás, e tecnologias de separação de gás.

As descobertas são relatadas no artigo 'A 3-D Organically Synthesized Porous Carbon'.