À medida que nossa necessidade de baterias de alta densidade aumenta com a adoção generalizada de carros elétricos e fontes alternativas de energia, é uma necessidade melhorar a estabilidade e a capacidade das baterias de íons de lítio. A tecnologia atual de bateria de íon de lítio, que geralmente usa níquel, é menos estável em temperaturas extremas, levando ao superaquecimento devido à temperatura e às altas tensões. Essas baterias também tendem a se deteriorar rapidamente.
Para resolver esse problema, os pesquisadores estão estudando novas combinações químicas que podem resolver essas desvantagens. Em um estudo recente, os cientistas demonstraram como um solvente e um aditivo composto inorgânico podem melhorar a estabilidade e o desempenho de baterias de íons de lítio com cátodos de níquel.

Eles publicaram seus resultados em 12 de setembro na Nano Research .

O básico de como as baterias funcionam são os mesmos, esteja você pensando em uma bateria industrial de íons de lítio ou em uma bateria AA doméstica média. O cátodo é o eletrodo positivo, o ânodo é o eletrodo negativo, e entre eles dentro da bateria está uma solução chamada eletrólito. Íons carregados positiva e negativamente fluem através do eletrólito e uma reação química gera energia elétrica. Neste estudo, os pesquisadores identificaram um eletrólito líquido à base de sulfolano com perclorato de lítio adicionado a ele como uma solução potencial para as desvantagens comuns das baterias de íons de lítio.

"Para cátodos à base de níquel, um bom desempenho eletroquímico de baixa temperatura geralmente é alcançado às custas de propriedade e segurança em temperatura ambiente. Isso ocorre porque os eletrólitos com solventes de baixo ponto de fusão deterioram-se drasticamente. A alta volatilidade e inflamabilidade desses eletrólitos também limitam sua aplicação em altas temperaturas", disse o professor Fang Lian, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim, em Pequim, China. Ao adicionar perclorato de lítio ao sulfolano, os pesquisadores descobriram que poderiam melhorar muitas dessas desvantagens.

O sulfolano é um solvente que foi originalmente criado para uso na indústria de petróleo e gás, mas agora é usado em muitas configurações industriais diferentes porque permanece estável em temperaturas elevadas. O perclorato de lítio é um composto inorgânico que é combinado com o sulfolano para ajudar a manter a estabilidade do eletrólito. Um terceiro produto químico é adicionado para diluir o eletrólito e ajudar na estabilidade do eletrólito em uma ampla faixa de temperaturas.

Para testar o desempenho do eletrólito proposto, os pesquisadores criaram uma bateria usando o eletrólito e realizaram uma série de testes e cálculos teóricos.

Eles descobriram que o solvente foi capaz de manter a condutividade em uma ampla faixa de temperaturas, variando de -60 a 55 graus Celsius. Em comparação, os eletrólitos tradicionais tendem a solidificar em temperaturas abaixo de -20 graus Celsius. A adição de perclorato de lítio ao eletrólito fortalece a maneira como os diferentes produtos químicos no eletrólito interagem entre si e reduz a quantidade de energia necessária, facilitando o trabalho do eletrólito em temperaturas mais baixas.

"O eletrólito diluído à base de sulfolano de alta concentração com aditivo de perclorato de lítio realiza a aplicação de ampla temperatura em células de alta tensão. Esta combinação melhora a transferência de íons de lítio e reduz a energia de dessolvatação, enquanto inibe a decomposição contínua do eletrólito e a deterioração aguda do cátodo em altas temperaturas", disse Lian. "Nosso trabalho fornece uma compreensão abrangente do design molecular do eletrólito, facilitando o desenvolvimento de baterias de lítio de alta densidade de energia". + Explorar mais

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