p Os veículos elétricos estão ganhando popularidade, mas seu longo tempo de carregamento é uma perda significativa para clientes em potencial. Enquanto um SUV típico com um motor de combustão pode viajar 300 milhas com um reabastecimento de cinco minutos, um veículo elétrico de última geração leva cerca de uma hora para armazenar energia suficiente para percorrer a mesma distância. A tecnologia para uma bateria de íon de lítio de alta capacidade que carrega rapidamente e opera com eficiência ainda é um objetivo não alcançado - mas os pesquisadores estão agora mais próximos do que nunca. p Uma equipe internacional de pesquisadores publicou detalhes de um material de eletrodo projetado que permite essas baterias avançadas em 8 de outubro de Ciência.

p "A combinação de alta energia, nota alta, e o ciclo de vida longo é o Santo Graal da pesquisa de baterias, que é determinado por um dos principais componentes da bateria:os materiais do eletrodo, "disse Hengxing Ji, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC). "Nosso objetivo é pesquisar um material de eletrodo que possa prejudicar as métricas de desempenho de pesquisas de laboratório e que possa cumprir as exigências e técnicas de produção industrial."

p A energia entra e sai da bateria por reações eletroquímicas nos eletrodos, portanto, a transferência de íons de lítio eficiente e eficaz é de extrema importância, de acordo com o primeiro autor Hongchang Jin da USTC, especialmente na transferência de energia da bateria para o dispositivo através do ânodo.

p Os pesquisadores se voltaram para o fósforo preto, um material que foi considerado para uso em eletrodos antes, mas geralmente é abandonado devido à sua tendência a deformar ao longo de suas bordas em camadas, tornando a transferência de íons de lítio profundamente ineficiente e tornando um material de qualidade inferior. Ao combinar fósforo preto com grafite, as ligações químicas entre esses dois materiais se estabilizam e evitam as alterações problemáticas das bordas.

p A equipe também abordou outro problema que dificulta o material:os eletrólitos podem se quebrar em pedaços menos condutores e se acumular na superfície do eletrodo, inibir a transferência de íons de lítio para o material do eletrodo, como poeira obscurecendo a luz através do vidro. A equipe aplicou um revestimento de gel de polímero fino aos materiais do eletrodo e reforçou o caminho de transporte de íons de lítio, efetivamente evitando o problema.

p "O material anódico composto restaurou 80% de sua capacidade total em menos de 10 minutos e mostra uma vida útil de operação de 2.000 ciclos em temperatura ambiente, que foi medido em condições compatíveis com os processos de fabricação industrial, "disse o co-primeiro autor Sen Xin, professor do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências. "Se a produção escalável puder ser alcançada, este material pode fornecer uma alternativa, ânodo de grafite atualizado, e nos levar a uma bateria de íon de lítio com densidade de energia de mais de 350 watts-hora por quilograma e capacidade de carregamento rápido. A projeção bem-sucedida dos parâmetros acima no veículo elétrico aumentará significativamente sua competitividade em relação aos carros a combustível. "

p Os 350 watts-hora por quilograma descrevem a capacidade de energia da bateria - um veículo elétrico com essa bateria poderia viajar 600 milhas com uma única carga. Para comparação, o Tesla Model S no mercado pode viajar 400 milhas com uma carga.

p Com esta nova tecnologia, Ji disse que os pesquisadores planejam buscar tanto questões científicas fundamentais do processo de carga e descarga de íons de lítio quanto questões relacionadas à indústria sobre maneiras de escalar a produção de material composto em condições mais suaves.

p "Investigaremos materiais de engenharia de estrutura racionalmente selecionada, mas levando em consideração o preço e a praticidade para alcançar um desempenho atraente, "Ji disse.