As baterias de lítio são muito promissoras para o futuro de muitas aplicações, incluindo veículos elétricos, mas tendem a ser proibitivamente caros, de acordo com uma equipe de pesquisadores com sede no Japão. Essa equipe, liderado por Naoaki Yabuuchi, professor da Universidade Nacional de Yokohama, desenvolveu um novo material de eletrodo para tornar as baterias de lítio não apenas mais baratas, mas mais duradouro com maior densidade de energia.

Os resultados foram disponibilizados online, antes da publicação impressa, em 25 de março em Materiais Hoje .

De acordo com Yabuuchi, muitos pesquisadores melhoraram com sucesso a capacidade da bateria de manter a carga, mas ainda não melhorou a quantidade de carga que a bateria pode dispersar de uma forma útil - como alimentar um veículo elétrico por um tempo de cruzeiro mais longo.

"Materiais de eletrodo com densidade de energia mais alta são necessários para o avanço das baterias de íon de lítio e para o desenvolvimento de veículos elétricos, "Yabuuchi disse." Nosso trabalho demonstra um novo material de eletrodo para esta finalidade. "

Os materiais do eletrodo nas baterias ajudam a receber a energia armazenada e descarregá-la para alimentar qualquer que seja a bateria. O material que constitui o eletrodo depende da troca de elétrons e íons de lítio e altera significativamente a eficácia com que a bateria opera. Em estudos anteriores, pesquisadores descobriram que íons de lítio misturados com manganês, íons de titânio e oxigênio forneceram uma excelente entrada-saída para elétrons e íons de lítio, mas a velocidade de troca é muito lenta para ser usada em aplicações práticas de bateria.

Yabuuchi e sua equipe analisaram a combinação química e decidiram emparelhá-la com uma mistura semelhante de lítio, oxigênio, íons de manganês e titânio, mas também pode ser moído até um tamanho de partícula desejado. Menor, partículas nanométricas podem viajar mais rápida e facilmente através do eletrodo, mesmo à temperatura ambiente.

O eletrodo nanométrico compreendendo íons de manganês e titânio resulta em uma troca mais robusta de elétrons e íons de lítio, com a bateria capaz de manter e dispersar mais carga do que antes, ao mesmo tempo em que mantém uma vida útil mais longa.

"Tanto o titânio quanto o manganês são elementos abundantes, o que significa que podemos ter um bom custo-benefício, sem íons de níquel e cobalto usados ​​para veículos elétricos atuais, e materiais de eletrodo de alto desempenho com eles, "Yabuuchi disse." Esta descoberta contribui para a redução do custo da bateria e um aumento na realidade prática de aplicações como veículos elétricos e muito mais. "

A equipe continua a estudar como melhorar ainda mais a reversibilidade do eletrodo por meio de composições químicas e otimização do tamanho de partícula.

"Agora, estamos colaborando com parceiros da indústria para utilizar nossos materiais de eletrodo para aplicações práticas, "Yabuuchi disse." Nosso estudo leva potencialmente a menos dependência de combustíveis fósseis e ao desenvolvimento de uma nova sociedade de energia com base em energia renovável no futuro, com base na eternidade, baterias de alta energia. "