Onde as coisas ficam complicadas é onde a ciência interessante acontece em um laboratório da Rice University trabalhando para melhorar a tecnologia da bateria.

Usando técnicas semelhantes às que empregaram para desenvolver grafeno induzido por laser, O químico de arroz James Tour e seus colegas transformaram a fita adesiva em um filme de óxido de silício que substitui os ânodos problemáticos nas baterias de metal de lítio.

Para o Materiais avançados estude, os pesquisadores usaram um cortador a laser infravermelho para converter o adesivo à base de silicone de fitas comerciais em um revestimento poroso de óxido de silício. misturado com uma pequena quantidade de grafeno induzido por laser do suporte de poliimida da fita. A camada protetora de óxido de silício se forma diretamente no coletor de corrente da bateria.

A ideia de usar fita veio de tentativas anteriores de produzir filmes autônomos de grafeno induzido por laser, Tour disse. Ao contrário dos filmes de poliimida pura, a fita produzia não apenas grafeno induzido por laser a partir do suporte de poliimida, mas também um filme translúcido onde o adesivo havia estado. Isso despertou a curiosidade dos pesquisadores e levou a novas experimentações.

A camada formada quando eles colaram a fita em um coletor de corrente de cobre e o aplicaram várias vezes para aumentar rapidamente sua temperatura para 2, 300 Kelvin (3, 680 graus Fahrenheit). Isso gerou um revestimento poroso composto principalmente de silício e oxigênio, combinado com uma pequena quantidade de carbono na forma de grafeno.

Em experimentos, a película espumosa parecia absorver e liberar metal de lítio sem permitir a formação de dendritos - saliências pontiagudas - que podem causar curto-circuito em uma bateria e, potencialmente, causar incêndios. Os pesquisadores observaram que o metal de lítio tende a se degradar rapidamente durante os ciclos de carga e descarga da bateria com o coletor de corrente vazio, mas nenhum desses problemas foi observado em ânodos revestidos com óxido de silício induzido por laser (LI-SiO).

"Em baterias de íon de lítio tradicionais, Os íons de lítio são intercalados em uma estrutura de grafite durante o carregamento e não intercalam conforme a bateria descarrega, "disse o autor principal Weiyin Chen, um estudante de pós-graduação da Rice. "Seis átomos de carbono são usados ​​para armazenar um átomo de lítio quando a capacidade total do grafite é usada.

"Mas em um ânodo de metal de lítio, nenhum grafite é usado, "disse ele." Os íons de lítio saem diretamente da superfície do ânodo de metal à medida que a bateria se descarrega. Os ânodos de metal de lítio são considerados uma tecnologia chave para o desenvolvimento futuro de baterias, uma vez que seus problemas de segurança e desempenho sejam resolvidos. "

Os ânodos de metal de lítio podem ter uma capacidade 10 vezes maior do que as baterias de íon de grafite-lítio tradicionais. Mas as baterias de metal de lítio que são desprovidas de grafite geralmente usam o metal de lítio em excesso para compensar as perdas causadas pela oxidação da superfície do ânodo, Tour disse.

"Quando não há excesso de metal de lítio nos ânodos, eles geralmente sofrem degradação rápida, produzindo células com ciclo de vida muito limitado, "disse o co-autor Rodrigo Salvatierra, um visitante acadêmico no laboratório de turismo. "Pelo lado bom, essas células 'livres de ânodo' tornam-se mais leves e oferecem melhor desempenho, mas com o custo de uma vida curta. "

Os pesquisadores observaram que o LI-SiO triplicou a vida útil da bateria em relação a outras baterias de metal de lítio com zero de excesso. As baterias revestidas com LI-SiO entregaram 60 ciclos de carga-descarga, mantendo 70% de sua capacidade.

Tour disse que isso poderia tornar as baterias de metal de lítio adequadas como baterias de alto desempenho para expedições ao ar livre ou armazenamento de alta capacidade para interrupções de curto prazo em áreas rurais.

O uso de lasers industriais padrão deve permitir que a indústria se expanda para a produção em grandes áreas. Tour disse que o método é rápido, não requer solventes e pode ser feito em temperatura ambiente e ambiente. Ele disse que a técnica também pode produzir filmes para suportar nanopartículas de metal, Revestimentos e filtros de proteção.