p As baterias de lítio-oxigênio são dispositivos inovadores que geram energia a partir do oxigênio atmosférico preso dentro de poros, eletrodos à base de carbono. Essas baterias são significativamente mais leves do que as baterias de íon de lítio tradicionais, e, portanto, têm o potencial de estender a gama de veículos elétricos e híbridos. Contudo, muitos desafios práticos permanecem para as baterias de lítio-oxigênio, o mais notável é o acúmulo de subprodutos insolúveis de peróxido de lítio no eletrodo de carbono, o que pode fazer com que a bateria pare de funcionar após apenas alguns ciclos de carga. p Agora, Zhaolin Liu do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais em Cingapura, em colaboração com Aishui Yu e colegas de trabalho da Universidade Fudan na China, desenvolveu um eletrodo de nanotubo de carbono que pode aliviar os problemas de recarga em baterias de lítio-oxigênio, graças a um suporte feito de espuma de níquel tridimensional1.

p Em esforços anteriores para melhorar o desempenho das baterias de lítio-oxigênio, pesquisadores investigaram vários tipos de eletrodos de carbono permeáveis, incluindo carvão de alta superfície, grafeno e aerogéis porosos. Essas abordagens, Contudo, dependem de aglutinantes semelhantes a cola para manter as partículas de carbono juntas. Esses ligantes diminuem as taxas de difusão de oxigênio através do eletrodo e podem degradar e obstruir os espaços dos poros.

p Liu e colegas de trabalho começaram a projetar um eletrodo sem aglutinante transformando-se em espuma de níquel, uma substância barata com uma estrutura tridimensional porosa que a torna rígida e leve. Para garantir a compatibilidade da espuma com baterias de lítio-oxigênio, a equipe cultivou nanotubos de carbono dopados com pequenas quantidades de nitrogênio diretamente em sua superfície. Foi demonstrado que eletrodos de nanotubos de carbono dopados com nitrogênio possuem atividade catalítica que aumenta a vida útil da bateria, e a equipe antecipou que eles poderiam criar dispositivos aprimorados, apoiando esses nanomateriais com espuma de níquel.

p Usando deposição de vapor químico, os pesquisadores foram capazes de cobrir a espuma de níquel com camadas de nanotubos de carbono dopados dispostos em estruturas típicas de bambu. Esses nanotubos foram fracamente embalados e contribuíram para uma rede de grandes, túneis interconectados em toda a espuma. De acordo com Liu, esses túneis facilitam a difusão do oxigênio e fornecem vazios críticos onde o peróxido de lítio pode ser depositado sem limitar o desempenho da bateria.

p Quando eles mediram o desempenho de seu eletrodo livre de aglutinante, a equipe descobriu que ele poderia fornecer o dobro da capacidade elétrica de um eletrodo de nanotubo de carbono dopado com nitrogênio puro. Liu observa que o forte contato elétrico entre os nanotubos e o suporte de níquel suprime a expansão do volume e limita os efeitos de polarização que dificultam a recarga da bateria. "O próximo passo será aplicar esses eletrodos em baterias reais de lítio-oxigênio, " ele diz.