Pesquisadores na China desenvolveram uma bateria com eletrodos de compostos orgânicos que podem funcionar a -70 graus Celsius - muito mais fria do que a temperatura em que as baterias de íon-lítio perdem a maior parte de sua capacidade de conduzir e armazenar energia. As evidências, publicado em 28 de fevereiro na revista Joule , poderia ajudar os engenheiros no desenvolvimento de tecnologia adequada para resistir às regiões mais frias do espaço sideral ou às regiões mais frias da Terra.

Embora as baterias possam operar em climas relativamente frios, eles têm seus limites. A maioria tem um desempenho de apenas 50% de seu nível ideal quando a temperatura atinge -20 graus Celsius, e por -40 graus Celsius, As baterias de íon de lítio têm apenas cerca de 12% de sua capacidade de temperatura ambiente. Isso pode ser severamente limitante quando se trata de operar baterias no espaço, onde as temperaturas podem cair para -157 graus Celsius, ou mesmo em partes do Canadá e da Rússia, onde as temperaturas podem ser inferiores a -50 graus Celsius.

Mas uma equipe de pesquisadores de baterias descobriu um projeto que pode funcionar mesmo onde outras baterias podem falhar. "É bem sabido que tanto o eletrólito (o meio químico que carrega os íons entre os eletrodos) quanto os eletrodos (o cátodo com carga positiva e o ânodo com carga negativa) têm grande influência no desempenho da bateria, "diz o Dr. Yong-yao Xia, pesquisador de baterias no Departamento de Química da Universidade Fudan em Xangai, China.

Quando fica frio, os eletrólitos convencionais à base de éster que as baterias de íon de lítio costumam usar tornam-se condutores lentos e as reações eletroquímicas que ocorrem na interface do eletrólito e do eletrodo lutam para continuar, o que significa que as baterias de íon de lítio não resistem muito bem no ultra - climas frios. É um problema que tem incomodado constantemente os pesquisadores.

A equipe experimentou o uso de um eletrólito à base de éster (acetato de etila), que possui um baixo ponto de congelamento que permite conduzir uma carga mesmo em temperaturas extremamente baixas. Para os eletrodos, eles usaram dois compostos orgânicos - um cátodo de politrifenilamina (PTPAn) e 1, 4, 5, Ânodo de poliimida derivada de 8-naftalenotetracarboxílico (NTCDA) (PNTCDA). Ao contrário dos eletrodos usados ​​em baterias de íon de lítio, esses compostos orgânicos não dependem de intercalação - o processo de integração contínua de íons em sua matriz molecular, que diminui à medida que a temperatura cai.

"Beneficiando-se do eletrólito à base de acetato de etila e eletrodos de polímeros orgânicos, a bateria recarregável pode funcionar bem na temperatura ultrabaixa de -70 graus Celsius, "Diz Xia.

Xia e sua equipe acreditam que esta pode ser uma solução mais elegante do que as tentativas alternativas de aumentar a função da bateria de íon de lítio em temperaturas extremas. Outros pesquisadores de baterias tentaram remediar o problema desenvolvendo aditivos para aquecer externamente as baterias ou usando um eletrólito de gás liquefeito, mas essas soluções requerem materiais adicionais que adicionam peso extra.

Xia acha que a composição da bateria tem muitas outras qualidades amigáveis ​​à produção, também. "Em comparação com os materiais de eletrodos contendo metal de transição em baterias convencionais de íons de lítio, materiais orgânicos são abundantes, barato, e ecologicamente correto, Ele estima o preço dos materiais do eletrodo em cerca de um terço do preço dos eletrodos em uma bateria de íon-lítio.

Contudo, a bateria ainda precisará de alguns ajustes antes de estar pronta para sair do laboratório. Xia acredita que a energia específica (a energia por unidade de massa) da bateria ainda é baixa em comparação com as baterias de íon de lítio comercializadas, e o processo de montagem precisa ser otimizado ainda mais. "Mas, embora tenha baixa energia específica, fornece o potencial mais promissor em aplicações de campo especiais, "Diz Xia.