p Assemelhando-se a cascas de ovo quebradas, estruturas de grafeno construídas em torno de bolhas produziram uma bateria de lítio-ar com a maior capacidade de energia até hoje, de acordo com cientistas do Pacific Northwest National Laboratory e da Princeton University. Este preto, material poroso poderia substituir as tradicionais folhas de grafeno lisas em baterias de lítio-ar, que ficam obstruídos com partículas minúsculas durante o uso. Como um bônus adicional, o novo material da equipe não depende de platina ou outros metais preciosos, reduzindo seu custo potencial e impacto ambiental. p "Esta estrutura hierárquica de folhas de grafeno automontadas é um projeto ideal não apenas para baterias de lítio-ar, mas também para muitas outras aplicações de energia em potencial, "disse o Dr. Jie Xiao, o cientista de materiais do PNNL que conduziu o estudo.

p Baterias de lítio-ar podem permitir a criação de veículos elétricos de longo alcance, capaz de viajar até 300 milhas entre cargas. Comparativamente leve, As baterias de lítio-ar ainda sofrem de capacidade prática limitada e problemas de ciclo de vida insatisfatório. Contudo, este estudo mostrou como maximizar a capacidade das baterias.

p "Isso é fundamental para os aplicativos, incluindo veículos elétricos e armazenamento de energia, "disse o Dr. Jun Liu, um cientista de materiais no estudo e Diretor da Iniciativa de Ciência de Materiais Transformacionais do PNNL, que financiou a pesquisa.

p A equipe começou combinando um agente de ligação com grafeno, uma forma especial de carbono. O agente de ligação dispersou o grafeno em solução, como o sabão, dispersa a gordura na água da louça. O grafeno e o aglutinante foram então adicionados à água e misturados usando um processo que criou bolhas dentro da solução. O grafeno e o aglutinante formaram-se e endureceram em torno das bolhas. Quando as bolhas finalmente estouraram, esferas ocas de grafeno foram deixadas para trás. As minúsculas partículas pretas têm apenas 3 a 4 mícrons de diâmetro, dez vezes menor que um cabelo humano.

p Usando modelagem e microscopia, os cientistas analisaram as estruturas de grafeno e seu desempenho. Eles realizaram cálculos da teoria funcional da densidade no sistema de supercomputação do National Energy Research Scientific Computing Center. Eles estudaram as partículas usando microscopia eletrônica no Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais.

p Os pesquisadores descobriram que as estruturas porosas pretas armazenam mais de 15, 000 miliamperes horas por grama de grafeno, tornando-o muito mais denso em termos de capacidade de energia do que outros materiais.

p “Muitos catalisadores são estudados agora para essa tecnologia. Em nosso processo, optamos por não usar metais preciosos, "disse o Dr. Ji-Guang Zhang, o líder do grupo na pesquisa de baterias de ar de lítio da PNNL. "Isso reduzirá muito os custos de produção e aumentará a capacidade de adoção."

p A bateria está atingindo os mais altos níveis de capacidade de energia em um ambiente somente de oxigênio. Quando operado em ar ambiente, a capacidade cai porque a água no ar suja o metal de lítio nas baterias. A equipe do PNNL está trabalhando para desenvolver uma membrana para bloquear a água e ainda permitir o fluxo do oxigênio necessário

p "Também queremos tornar a bateria recarregável, "disse Zhang." Agora mesmo, não é. Não é totalmente recarregável. Estamos trabalhando em um novo eletrólito e um novo catalisador para que a bateria possa ser recarregada várias vezes, potencialmente para aplicações de backup de bateria que requerem altas densidades de energia. "