p As baterias de lítio permitem que os veículos elétricos percorram centenas de quilômetros com uma carga. Sua capacidade de armazenamento de energia é bem conhecida, mas também é sua tendência de ocasionalmente pegar fogo - uma ocorrência conhecida pelos pesquisadores de baterias como "fuga térmica". Esses incêndios ocorrem com mais frequência quando as baterias superaquecem ou alternam rapidamente. Com mais e mais veículos elétricos nas estradas a cada ano, a tecnologia de baterias precisa se adaptar para reduzir a probabilidade desses incêndios perigosos e catastróficos. p Pesquisadores da Universidade de Illinois no Chicago College of Engineering relatam que o grafeno - material maravilhoso do século 21 - pode tirar o oxigênio dos incêndios de baterias de lítio. Eles relatam suas descobertas no jornal Materiais Funcionais Avançados .

p Os motivos pelos quais as baterias de lítio pegam fogo incluem ciclos rápidos ou carregamento e descarregamento, e altas temperaturas na bateria. Essas condições podem causar o cátodo dentro da bateria - que no caso da maioria das baterias de lítio é um óxido contendo lítio, geralmente óxido de lítio-cobalto - para decompor e liberar oxigênio. Se o oxigênio se combinar com outros produtos inflamáveis ​​liberados através da decomposição do eletrólito sob calor alto o suficiente, pode ocorrer combustão espontânea.

p “Pensamos que se houvesse uma maneira de evitar que o oxigênio saísse do cátodo e se misturasse com outros produtos inflamáveis ​​na bateria, poderíamos reduzir as chances de ocorrer um incêndio, "disse Reza Shahbazian-Yassar, professor associado de engenharia mecânica e industrial na UIC College of Engineering e autor correspondente do artigo.

p Acontece que um material com o qual Shahbazian-Yassar está muito familiarizado forneceu uma solução perfeita para esse problema. Esse material é o grafeno - uma camada superfina de átomos de carbono com propriedades únicas. Shahbazian-Yassar e seus colegas já haviam usado o grafeno para ajudar a modular o acúmulo de lítio nos eletrodos das baterias de metal de lítio.

p Shahbazian-Yassar e seus colegas sabiam que as folhas de grafeno são impermeáveis ​​aos átomos de oxigênio. O grafeno também é forte, flexível e pode ser feito para ser eletricamente condutor. Shahbazian-Yassar e Soroosh Sharifi-Asl, um estudante de pós-graduação em engenharia mecânica e industrial na UIC e principal autor do artigo, pensei que se eles envolvessem partículas muito pequenas do cátodo de óxido de lítio-cobalto de uma bateria de lítio em grafeno, pode impedir que o oxigênio escape.

p Primeiro, os pesquisadores alteraram quimicamente o grafeno para torná-lo eletricamente condutor. Próximo, eles envolveram as minúsculas partículas de eletrodo de cátodo de óxido de lítio-cobalto no grafeno condutor.

p Quando eles olharam para as partículas de óxido de lítio-cobalto envoltas em grafeno usando microscopia eletrônica, eles viram que a liberação de oxigênio sob alto calor foi reduzida significativamente em comparação com as partículas não embaladas.

p Próximo, eles uniram as partículas embaladas com um material de ligação para formar um cátodo utilizável, e incorporado em uma bateria de metal de lítio. Quando eles mediram o oxigênio liberado durante o ciclo da bateria, eles não viram quase nenhum oxigênio escapando dos cátodos, mesmo em tensões muito altas. A bateria de metal de lítio continuou a funcionar bem mesmo após 200 ciclos.

p "A bateria de cátodo envolvida perdeu apenas cerca de 14% de sua capacidade após um ciclo rápido em comparação com uma bateria de metal de lítio convencional, onde o desempenho caiu cerca de 45% nas mesmas condições, "Sharifi-Asl disse.

p "O grafeno é o material ideal para bloquear a liberação de oxigênio no eletrólito, "Shahbazian-Yassar disse." É impermeável ao oxigênio, electricamente condutora, flexível, e é forte o suficiente para suportar as condições da bateria. Tem apenas alguns nanômetros de espessura, então não haveria massa extra adicionada à bateria. Nossa pesquisa mostra que seu uso no cátodo pode reduzir de forma confiável a liberação de oxigênio e pode ser uma forma de reduzir significativamente o risco de incêndio nessas baterias - que alimentam tudo, desde nossos telefones até nossos carros. "