p Qualquer pessoa que já tenha um smartphone há mais de um ano provavelmente sabe que sua bateria de íons de lítio embutida não mantém a mesma carga de quando o dispositivo era novo. A degradação das baterias de íon-lítio é um problema sério que limita muito a vida útil de dispositivos eletrônicos portáteis, indiretamente causando grandes quantidades de poluição e perdas econômicas. Além disso, o fato de que as baterias de íon-lítio não são muito duráveis ​​é um grande obstáculo para o mercado de veículos elétricos e coleta de energia renovável. Considerando a gravidade desses problemas, não é nenhuma surpresa que os pesquisadores tenham procurado ativamente maneiras de aprimorar os designs de última geração das baterias de íon-lítio. p Uma das principais causas para a queda na capacidade das baterias de íon-lítio é a degradação dos ânodos de grafite amplamente usados ​​- os terminais negativos das baterias. O ânodo, junto com o cátodo (ou o terminal positivo) e o eletrólito (ou o meio que transporta a carga entre dois terminais), fornecem um ambiente onde as reações eletroquímicas para o carregamento e descarregamento da bateria podem ocorrer. Contudo, o grafite requer um aglutinante para evitar que se desintegre com o uso. O fichário mais amplamente adotado hoje, poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF), tem uma série de desvantagens que o tornam longe de ser um material ideal.

p Para resolver esses problemas, uma equipe de pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST) está investigando um novo tipo de aglutinante feito de um copolímero bis-imino-acenaftenequinona-parafenileno (BP). Seu último estudo, publicado em Materiais de energia aplicada ACS , foi liderado pelo professor Noriyoshi Matsumi e também envolveu o professor Tatsuo Kaneko, Palestrante sênior Rajashekar Badam, Ph.D. estudante Agman Gupta, e o ex-colega de pós-doutorado Aniruddha Nag.

p Então, Em que aspecto o copolímero BP supera o aglutinante PVDF convencional para ânodos de grafite? Primeiro, o aglutinante BP oferece estabilidade mecânica significativamente melhor e aderência ao ânodo. Isso vem em parte das chamadas interações π – π entre os grupos bis-imino-acenaftenequinona e grafite, e também pela boa aderência dos ligantes do copolímero ao coletor de corrente de cobre da bateria. Em segundo lugar, não apenas o copolímero BP é muito mais condutivo do que PVDF, ele também forma uma interface de eletrólito sólido condutor mais fina com menos resistência. Em terceiro lugar, o copolímero BP não reage facilmente com o eletrólito, o que também evita muito a sua degradação.

p Todas essas vantagens combinadas levaram a algumas melhorias de desempenho sérias, como os pesquisadores demonstraram por meio de medições experimentais. "Enquanto uma meia célula usando PVDF como aglutinante exibia apenas 65% de sua capacidade original após cerca de 500 ciclos de carga-descarga, a meia célula usando o copolímero BP como um aglutinante mostrou uma capacidade de retenção de 95% após mais de 1700 desses ciclos, "destaca o Prof. Matsumi. As meias-células baseadas em copolímero BP também mostraram uma eficiência coulômbica muito alta e estável, uma medida que compara a quantidade de carga fluindo para dentro e para fora da célula em um determinado ciclo; isso também é indicativo da durabilidade de longo prazo da bateria. Imagens dos ligantes tiradas com um microscópio eletrônico de varredura antes e depois do ciclo revelaram que apenas pequenas rachaduras se formaram no copolímero BP, enquanto que grandes fissuras já se formaram no PVDF em menos de um terço do número total de ciclos.

p As descobertas teóricas e experimentais deste estudo abrirão o caminho para o desenvolvimento de baterias de íon-lítio de longa duração. Por sua vez, isso pode ter consequências econômicas e ambientais de longo alcance, como explica o Prof. Matsumi:"A criação de baterias duráveis ​​ajudará no desenvolvimento de produtos mais confiáveis ​​para uso de longo prazo. Isso incentivará os consumidores a comprar ativos baseados em baterias mais caros, como veículos elétricos, que será usado por muitos anos. "Ele também observa que as baterias duráveis ​​seriam uma boa notícia para aqueles que dependem de órgãos artificiais, como pacientes com certas doenças cardíacas. Claro, a população em geral também se beneficiaria, considerando a quantidade de smartphones, tablets, e laptops são usados ​​e recarregados todos os dias.