p Os pesquisadores identificaram um novo mecanismo de degradação potencial para baterias de veículos elétricos - um passo fundamental para projetar métodos eficazes para melhorar a vida útil da bateria. p Os pesquisadores, das Universidades de Cambridge e Liverpool, e a fonte de luz diamante, identificaram uma das razões pelas quais os materiais de bateria "ricos em níquel" de última geração ficam cansados, e não pode mais ser totalmente carregado após uso prolongado.

p Seus resultados, relatado no jornal Materiais da Natureza , abrir a porta para o desenvolvimento de novas estratégias para melhorar a vida útil das baterias.

p Como parte dos esforços para combater as mudanças climáticas, muitos países anunciaram planos ambiciosos para substituir veículos a gasolina ou diesel por veículos elétricos (VEs) até 2050 ou antes.

p As baterias de íon-lítio usadas por EVs provavelmente dominarão o mercado de EVs em um futuro próximo, e óxidos de metal de transição de lítio ricos em níquel são a escolha de última geração para o eletrodo positivo, ou cátodo, nessas baterias.

p Atualmente, a maioria das baterias EV contém quantidades significativas de cobalto em seus materiais catódicos. Contudo, o cobalto pode causar graves danos ambientais, então, os pesquisadores estão procurando substituí-lo por níquel, que também oferece capacidades práticas mais altas do que o cobalto. Contudo, materiais ricos em níquel degradam-se muito mais rápido do que a tecnologia existente e requerem estudos adicionais para serem comercialmente viáveis ​​para aplicações como EVs.

p "Ao contrário dos produtos eletrônicos consumíveis, que normalmente têm vida útil de apenas alguns anos, espera-se que os veículos durem muito mais tempo e, portanto, é essencial aumentar a vida útil de uma bateria EV, "disse o Dr. Chao Xu do Departamento de Química de Cambridge, e o primeiro autor do artigo. "É por isso que um abrangente, a compreensão aprofundada de como eles funcionam e por que falham por um longo tempo é crucial para melhorar seu desempenho. "

p Para monitorar as mudanças dos materiais da bateria em tempo real ao longo de vários meses de teste de bateria, os pesquisadores usaram tecnologia a laser para projetar uma nova célula tipo moeda, também conhecido como célula-botão. "Este projeto oferece uma nova possibilidade de estudar os mecanismos de degradação ao longo de um longo período de ciclos para muitos produtos químicos de bateria, "disse Xu. Durante o estudo, os pesquisadores descobriram que uma proporção do material do cátodo fica cansada após cargas e descargas repetitivas da célula, e a quantidade de material fatigado aumenta à medida que o ciclo continua.

p Xu e seus colegas mergulharam profundamente na estrutura do material em escala atômica para buscar respostas sobre por que esse processo de fadiga ocorre. "Para funcionar totalmente, os materiais da bateria precisam se expandir e encolher conforme os íons de lítio se movem para dentro e para fora, "disse Xu." No entanto, após uso prolongado, descobrimos que os átomos na superfície do material se reorganizaram para formar novas estruturas que não são mais capazes de armazenar energia. "

p O que é pior é que essas áreas da superfície reconstruída aparentemente agem como estacas que prendem o resto do material no lugar e evitam a contração necessária para atingir o estado de carga total. Como resultado, o lítio permanece preso na rede e este material desgastado pode conter menos carga.

p Com este conhecimento, os pesquisadores agora buscam contramedidas eficazes, tais como revestimentos de proteção e aditivos de eletrólitos funcionais, para mitigar esse processo de degradação e estender a vida útil dessas baterias.