p A esperança foi restaurada para a bateria recarregável de metal de lítio - uma potência de bateria em potencial relegada por décadas ao laboratório por sua curta expectativa de vida e morte ocasional de fogo enquanto seu irmão recarregável, a bateria de íon de lítio, agora arrecada mais de US $ 30 bilhões por ano. p Um novo revestimento pode tornar as baterias de metal de lítio leves seguras e duradouras, um benefício para o desenvolvimento de veículos elétricos de próxima geração. (Crédito da imagem:Shutterstock)

p Uma equipe de pesquisadores da Stanford University e do SLAC National Accelerator Laboratory inventou um revestimento que supera alguns dos defeitos da bateria, descrito em um artigo publicado em 26 de agosto em Joule .

p Em testes de laboratório, o revestimento estendeu significativamente a vida útil da bateria. Ele também lidou com o problema da combustão, limitando muito as minúsculas estruturas semelhantes a agulhas - ou dendritos - que perfuram o separador entre os lados positivo e negativo da bateria. Além de estragar a bateria, os dendritos podem criar um curto-circuito no líquido inflamável da bateria. Baterias de íon-lítio ocasionalmente têm o mesmo problema, mas os dendritos têm sido um obstáculo para as baterias recarregáveis ​​de metal de lítio até hoje.

p "Estamos abordando o Santo Graal das baterias de metal de lítio, "disse Zhenan Bao, um professor de engenharia química, que é o autor sênior do artigo junto com Yi Cui, professor de ciência e engenharia de materiais e de ciência de fótons no SLAC. Bao acrescentou que os dendritos impediram que as baterias de metal de lítio fossem usadas no que pode ser a próxima geração de veículos elétricos.

p A promessa

p As baterias de metal de lítio podem conter pelo menos um terço a mais de energia por libra do que as baterias de íon de lítio e são significativamente mais leves porque usam lítio leve para a extremidade carregada positivamente em vez de grafite mais pesada. Se eles fossem mais confiáveis, essas baterias podem beneficiar eletrônicos portáteis de notebooks a telefones celulares, mas a verdadeira sujeira do pagamento, Cui disse, seria para carros. O maior obstáculo para os veículos elétricos é que suas baterias gastam cerca de um quarto de sua energia se transportando. Isso atinge o cerne da gama e do custo do EV.

p "A capacidade das baterias convencionais de íon-lítio foi desenvolvida quase até onde pode ir, "disse o estudante de doutorado de Stanford David Mackanic, co-autor principal do estudo. "Então, é crucial desenvolver novos tipos de baterias para atender aos requisitos agressivos de densidade de energia dos dispositivos eletrônicos modernos. "

p A equipe de Stanford e SLAC testou seu revestimento na extremidade carregada positivamente - chamada de ânodo - de uma bateria de metal de lítio padrão, que é onde os dendritos normalmente se formam. Em última análise, eles combinaram seus ânodos especialmente revestidos com outros componentes disponíveis comercialmente para criar uma bateria totalmente operacional. Após 160 ciclos, suas células de metal de lítio ainda forneciam 85% da energia do primeiro ciclo. Células de metal de lítio regulares fornecem cerca de 30 por cento após tantos ciclos, tornando-os quase inúteis, mesmo que não explodam.

p O novo revestimento evita a formação de dendritos, criando uma rede de moléculas que distribuem íons de lítio carregados para o eletrodo de maneira uniforme. Ele evita reações químicas indesejadas típicas dessas baterias e também reduz o acúmulo de produtos químicos no ânodo, o que destrói rapidamente a capacidade da bateria de fornecer energia.

p "Nosso novo design de revestimento torna as baterias de metal de lítio estáveis ​​e promissoras para desenvolvimento posterior, "disse o outro co-autor principal, Stanford Ph.D. estudante Zhiao Yu.

p O grupo agora está refinando seu design de revestimento para aumentar a retenção de capacidade e testar células em mais ciclos.

p "Embora o uso em veículos elétricos possa ser o objetivo final, "disse Cui, "a comercialização provavelmente começaria com eletrônicos de consumo para demonstrar a segurança da bateria primeiro."