p Os pesquisadores fizeram o primeiro eletrodo de bateria que se cura, abrindo um caminho novo e potencialmente comercialmente viável para fazer a próxima geração de baterias de íon de lítio para carros elétricos, telefones celulares e outros dispositivos. O segredo é um polímero elástico que reveste o eletrodo, une-se e cura espontaneamente pequenas rachaduras que se desenvolvem durante a operação da bateria, disse a equipe da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC do Departamento de Energia (DOE). p Eles relataram o avanço na edição de 19 de novembro da Química da Natureza .

p "A autocura é muito importante para a sobrevivência e longa vida de animais e plantas, "disse Chao Wang, um pesquisador de pós-doutorado em Stanford e um dos dois principais autores do artigo. "Queremos incorporar esse recurso às baterias de íon de lítio para que também tenham uma vida útil longa."

p Chao desenvolveu o polímero de autocura no laboratório do professor de Stanford Zhenan Bao, cujo grupo tem trabalhado em uma capa eletrônica flexível para uso em robôs, sensores, membros protéticos e outras aplicações. Para o projeto da bateria, ele adicionou minúsculas nanopartículas de carbono ao polímero para que conduzisse eletricidade.

p "Descobrimos que os eletrodos de silício duram 10 vezes mais quando revestidos com o polímero de autocura, que reparou quaisquer rachaduras em apenas algumas horas, "Bao disse.

p "Sua capacidade de armazenar energia está na faixa prática agora, mas certamente gostaríamos de empurrar isso, "disse Yi Cui, um professor associado do SLAC e Stanford que liderou a pesquisa com Bao. Os eletrodos trabalharam por cerca de 100 ciclos de carga-descarga sem perder significativamente sua capacidade de armazenamento de energia. "Ainda está muito longe da meta de cerca de 500 ciclos para telefones celulares e 3, 000 ciclos para um veículo elétrico, "Cui disse, "mas a promessa está lá, e, de acordo com todos os nossos dados, parece que está funcionando. "

p Pesquisadores em todo o mundo estão correndo para encontrar maneiras de armazenar mais energia nos eletrodos negativos das baterias de íon de lítio para obter maior desempenho e reduzir o peso. Um dos materiais de eletrodo mais promissores é o silício; ele tem uma alta capacidade de absorver íons de lítio do fluido da bateria durante o carregamento e, em seguida, liberá-los quando a bateria é colocada para funcionar.

p Mas essa alta capacidade tem um preço:os eletrodos de silício aumentam para três vezes o tamanho normal e encolhem novamente cada vez que a bateria é carregada e descarregada, e o material quebradiço logo se racha e se desfaz, degradando o desempenho da bateria. Este é um problema para todos os eletrodos em baterias de alta capacidade, disse Hui Wu, um ex-pós-doutorado em Stanford que agora é membro do corpo docente da Universidade Tsinghua em Pequim, o outro autor principal do artigo.

p Para fazer o revestimento de autocura, cientistas enfraqueceram deliberadamente algumas das ligações químicas dentro dos polímeros - longo, moléculas semelhantes a cadeias com muitas unidades idênticas. O material resultante quebra facilmente, mas as pontas quebradas são quimicamente atraídas uma para a outra e rapidamente se ligam novamente, imitando o processo que permite que moléculas biológicas, como o DNA se formem, reorganizar e quebrar.

p Os pesquisadores no laboratório de Cui e em outros lugares testaram várias maneiras de manter os eletrodos de silício intactos e melhorar seu desempenho. Alguns estão sendo explorados para uso comercial, mas muitos envolvem materiais exóticos e técnicas de fabricação que são um desafio para aumentar a escala para produção.

p O eletrodo de autocura, que é feito de micropartículas de silício que são amplamente utilizadas na indústria de semicondutores e células solares, é a primeira solução que parece oferecer um caminho prático para o futuro, Cui disse. Os pesquisadores disseram que acham que essa abordagem pode funcionar para outros materiais de eletrodo também, e eles continuarão a refinar a técnica para melhorar o desempenho e a longevidade do eletrodo de silício.