Usando um avançado, nova técnica de microscopia que pode visualizar reações químicas que ocorrem em ambientes líquidos, os pesquisadores descobriram um novo motivo pelo qual as baterias de lítio-oxigênio - que prometem até cinco vezes mais energia do que as baterias de íon-lítio que alimentam veículos elétricos e telefones celulares - tendem a desacelerar e morrer após apenas alguns ciclos de carga / descarga. Eles relatam suas descobertas no jornal Nano Energia .

"O que pudemos ver pela primeira vez é que o peróxido de lítio se desenvolve no eletrólito líquido das baterias de lítio-oxigênio, e contribui para a desaceleração e a morte final dessas baterias, "disse Reza Shahbazian-Yassar, professor associado de engenharia mecânica e industrial da University of Illinois at Chicago College of Engineering e principal autor do artigo. "Esta é uma razão recentemente descoberta pela qual essas baterias promissoras têm uma queda acentuada em eficiência e rendimento após relativamente poucos ciclos de carga / descarga."

As baterias de lítio-oxigênio têm atormentado os pesquisadores de baterias por anos devido ao seu potencial de alta densidade de energia. Mas eles tendem a desacelerar e parar de funcionar de forma relativamente rápida em comparação com outras baterias. Uma das razões para essa perda de energia é que um subproduto das reações químicas que ocorrem dentro da bateria - peróxido de lítio - se acumula nos eletrodos da bateria. Os eletrodos revestidos não podem mais funcionar com eficiência e as reações químicas que produzem energia acabam parando.

Mas agora, Shahbazian-Yassar e seus colegas, usando uma nova técnica de microscopia eletrônica de transmissão desenvolvida pelos estudantes de graduação em engenharia da UIC Kun He e Yifei Yuan, demonstraram no nível nanométrico, que o peróxido de lítio também se forma no componente de eletrólito líquido da bateria, retardando ainda mais as reações químicas.

"Saber que o peróxido de lítio está se acumulando no próprio eletrólito é uma descoberta muito importante, "Shahbazian-Yassar disse." Agora, podemos começar a ter ideias e projetos que evitem que isso aconteça ou façam algo para manter o funcionamento adequado do eletrólito para que não interfira com o funcionamento da bateria, e podemos usar a nova técnica de microscopia líquida para ver se estamos nos movendo na direção certa. "

Até aqui, baterias de lítio-oxigênio só existiam como protótipos baseados em laboratório, com baterias de lítio-oxigênio produzidas em massa para uso público ou comercial ainda muito longe, Shahbazian-Yassar disse. "Existem muitos problemas que precisam ser superados com as baterias de lítio-ar antes que possam entrar em uso comum, mas saber exatamente quais são os problemas é um grande primeiro passo para a comercialização dessas baterias de densidade de energia extremamente alta. "