Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura, desenvolveram uma nova tecnologia que previne que as baterias de íons de lítio peguem fogo. Eles encontraram uma solução que impede o surgimento de curtos-circuitos no interior das células de energia.
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Geralmente, os incêndios nessas baterias ocorrem devido ao acúmulo de depósitos de lítio conhecidos como dendritos — pequenos tentáculos de cristal parecidos com fios — que cruzam o separador entre o cátodo e o ânodo durante o processo de carregamento, causando degradação e curtos-circuitos.
Para interromper esse processo que pode provocar incêndios químicos descontrolados, os cientistas criaram uma camada anticurto adicional na membrana separadora, impedindo que os dendritos acumulados nos ciclos de recarga alcancem o cátodo das baterias de íons de lítio.
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“Em vez de evitar a formação de dendritos, decidimos usar suas propriedades intrínsecas revestindo uma camada adicional de material condutor no separador para que esses dendritos se conectem. Ao realizarem essa conexão, eles não conseguirão crescer mais, evitando assim que cheguem ao outro lado”, explica o professor de engenharia Xu Zhichuan, autor principal do estudo.
Camada anticurto
A camada desenvolvida pelos pesquisadores funciona como uma espécie de barreira física que impede que o acúmulo de dendritos atravesse de um lado para o outro da célula. Ela faz com que os tentáculos dos cristais de lítio permaneçam parados e não avancem até o eletrodo positivo das baterias.
Nos testes realizados em laboratório, a equipe do professor Zhichuan experimentou a camada anticurto em mais de 50 baterias diferentes e nenhum curto-circuito foi detectado durante as fases de carregamento, nem mesmo nas células de energia que ultrapassaram seu ciclo de vida útil.
“A camada anticurto é um material comum usado na montagem de baterias e pode ser facilmente integrada ao processo de produção. Com a adoção dessa tecnologia, o custo de fabricação teria um aumento estimado de apenas 5%, o que é pouco quando se fala em evitar a deterioração precoce e incêndios”, acrescenta Zhichuan.
No mundo real
Além aumentar a segurança das baterias de íons de lítio, o novo sistema também estende a duração das células de energia. Esses dois fatores são essenciais para o desenvolvimento de veículos elétricos mais eficientes, com um acréscimo significativo de autonomia para percorrer longas distâncias.
Baterias de lítio imunes aos dendritos também podem ser usadas em projetos de sistemas de energia estacionária, que oferecem quantidade constante de corrente por um longo período de tempo, além de poderem ser descarregadas completamente por diversas vezes sem prejudicar sua vida útil.
“Sabemos que para uma bateria de íons de lítio funcionar, os íons devem ser capazes de viajar entre os lados positivo e negativo durante os ciclos de carga e descarga. Ao fazer isso sem acumular dendritos, conseguimos criar uma célula de energia mais estável e que não corre o risco de explodir”, encerra o professor Xu Zhichuan.
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Fonte: Canaltech
