À medida que os veículos elétricos crescem em popularidade, os holofotes brilham mais intensamente em alguns de seus principais problemas restantes. Pesquisadores da Universidade do Texas em Austin estão enfrentando dois dos maiores desafios enfrentados pelos veículos elétricos:alcance limitado e recarga lenta.
Os pesquisadores fabricaram um novo tipo de eletrodo para baterias de íons de lítio que podem liberar maior potência e carregamento mais rápido. Eles fizeram isso criando eletrodos mais grossos - as partes carregadas positiva e negativamente da bateria que fornecem energia a um dispositivo - usando ímãs para criar um alinhamento exclusivo que evita problemas comuns associados ao dimensionamento desses componentes críticos.

O resultado é um eletrodo que poderia potencialmente facilitar o dobro do alcance com uma única carga para um veículo elétrico, em comparação com uma bateria usando um eletrodo comercial existente.

"Materiais bidimensionais são comumente considerados como um candidato promissor para aplicações de armazenamento de energia de alta taxa, porque só precisa ter vários nanômetros de espessura para o transporte rápido de carga", disse Guihua Yu, professor do Departamento de Engenharia Mecânica da UT Austin e Texas. Instituto de Materiais. "No entanto, para baterias de alta energia de próxima geração baseadas em design de eletrodo espesso, o reempilhamento de nanofolhas como blocos de construção pode causar gargalos significativos no transporte de carga, levando à dificuldade em obter alta energia e carregamento rápido".

A chave para a descoberta, publicada nos Proceedings of the National Academy of Sciences , usa materiais bidimensionais finos como blocos de construção do eletrodo, empilhando-os para criar espessura e, em seguida, usando um campo magnético para manipular suas orientações. A equipe de pesquisa usou ímãs disponíveis comercialmente durante o processo de fabricação para organizar os materiais bidimensionais em um alinhamento vertical, criando uma via rápida para os íons viajarem pelo eletrodo.

Normalmente, eletrodos mais espessos forçam os íons a percorrer distâncias maiores para se mover pela bateria, o que leva a um tempo de carregamento mais lento. O alinhamento horizontal típico das camadas de material que compõem o eletrodo força os íons a serpentear para frente e para trás.

"Nosso eletrodo mostra desempenho eletroquímico superior parcialmente devido à alta resistência mecânica, alta condutividade elétrica e transporte facilitado de íons de lítio, graças à arquitetura única que projetamos", disse Zhengyu Ju, estudante de pós-graduação do grupo de pesquisa de Yu que está liderando este projeto. .

Além de comparar seu eletrodo com um eletrodo comercial, eles também fabricaram um eletrodo disposto horizontalmente usando os mesmos materiais para fins de controle experimental. Eles foram capazes de recarregar o eletrodo espesso vertical a 50% do nível de energia em 30 minutos, em comparação com 2 horas e 30 minutos com o eletrodo horizontal.

Os pesquisadores enfatizaram que estão no início de seu trabalho nesta área. Eles analisaram apenas um único tipo de eletrodo de bateria nesta pesquisa.

Seu objetivo é generalizar sua metodologia de camadas de eletrodos organizadas verticalmente para aplicá-la a diferentes tipos de eletrodos usando outros materiais. Isso poderia ajudar a técnica a se tornar mais amplamente adotada na indústria, para permitir futuras baterias de carregamento rápido, mas de alta energia, que alimentam veículos elétricos. + Explorar mais

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