Todo mundo quer menor, mais barato, baterias de longa duração. Encontre um que também tenha maior segurança e estabilidade, e você tem o Santo Graal de baterias melhores.

As baterias de íon-lítio têm sido as favoritas para smartphones, tablets, laptops, câmeras e ferramentas elétricas recarregáveis ​​por décadas. Mas eles também têm desvantagens, como "fuga térmica" em que uma bateria falha - ou pega fogo - devido ao acúmulo de muito calor.

Por anos, pesquisadores têm procurado a fonte do problema do calor e como consertar a volatilidade associada. Após três anos de simulação de material, síntese, testes de caracterização e desempenho da bateria, Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas descobriram que o problema com as baterias de íon-lítio não está dentro dos materiais da bateria.

"Acontece que apenas a superfície dos materiais do cátodo da bateria é o problema, "disse o Dr. Kyeongjae" K.J. "Cho, professor de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia e Ciência da Computação Erik Jonsson. "O interior está OK. Isso nos dá grande esperança de que possamos descobrir como estabilizar a superfície e tornar as baterias de realmente alta capacidade uma realidade."

Cho e seus colegas descreveram suas descobertas na edição impressa de 10 de janeiro do jornal Materiais de energia avançados .

Cho disse que as baterias de alta densidade de energia têm um preço alto:maior volatilidade.

"Quando uma bateria está constantemente carregada e recarregada, o material começa a se degradar. A energia liberada causa aquecimento, e a bateria pega fogo. Esse é essencialmente o problema de segurança, " ele disse.

As boas notícias?

"Apenas a superfície dos materiais da bateria é instável e insegura. Se isso puder ser resolvido, pode ser consertado, " ele disse.

Durante os ciclos constantes de carga e recarga, gases oxigênio são liberados da superfície dos materiais da bateria. Durante esse processo, o caminho para o transporte de íons de lítio do interior para o exterior pode ser bloqueado por poeira de níquel metálico, que é gerado junto com a liberação de gás, Disse Cho.

"Quando há um bloqueio, não há como transferir íons de lítio na superfície que querem entrar e sair. Isso leva a um rápido decréscimo da capacidade da bateria. Conforme a quantidade de calor aumenta, as chances de incêndio e explosões também aumentam, " ele disse.

Que simples, ainda profundo, a descoberta na superfície dos materiais da bateria pode mudar a maneira como os fabricantes os constroem. Cho sugere que talvez um revestimento de óxido bem projetado possa ser adicionado à superfície da bateria.

"As modificações podem levar à manutenção de uma carga por um longo período de tempo, "Cho disse." Este é o problema que a indústria está tentando resolver agora para a próxima geração de baterias de íon de lítio. É muito emocionante, e estamos trabalhando na próxima etapa. "

Fantai Kong Ph.D.'17, autor principal do estudo e ex-aluno de Cho, é engenheiro sênior da Hunt Energy Enterprises em Dallas, trabalhando em projetos de materiais e armazenamento de energia em grande escala. Ele disse que resolver o problema do calor nas baterias pode levar a uma capacidade 20% a 30% maior.

“Estamos bem no limiar da viabilidade comercial. Pode haver um produto comercial em alguns anos, "Kong disse.

Com base nas novas descobertas, Cho disse que há algum interesse da indústria em trabalhar com o grupo UT Dallas em materiais catódicos de próxima geração para baterias de veículos elétricos. O grupo de Cho também está colaborando com o Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA em um projeto de pesquisa de acompanhamento para aumentar a capacidade e a segurança dos materiais catódicos.