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Cientistas aumentam capacidade de bateria “ressuscitando” lítio

Cientistas aumentam capacidade de bateria

Pesquisadores do National Accelerator Laboratory (SLAC), da Universidade de Stanford, nos EUA, desenvolveram um novo método que promete recuperar baterias de íons de lítio recarregáveis, aumentando sua vida útil e seu desempenho para utilização em carros elétricos e dispositivos eletrônicos.

Eles descobriram como revitalizar o lítio acumulado em pequenas ilhas inativas que permanecem isoladas dos eletrodos. O chamado “lítio morto” é formado durante os ciclos de carga e descarga de uma célula de energia, diminuindo sua capacidade de armazenamento com o passar do tempo.

Cientistas aumentam capacidade de bateria
Ilha de lítio “morto” se movendo para frente e para trás entre os eletrodos (Imagem: Reprodução/SLAC)

“Vimos que poderíamos fazer com esse lítio inativo rastejasse como um verme em direção a um dos eletrodos até que ele se reconectasse, revertendo o processo de desgaste. Essa abordagem reduziu a degradação da bateria e aumentou sua vida útil em quase 30%”, explica o professor de ciência dos materiais Yi Cui, autor principal do estudo.


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Lítio morto

Baterias convencionais — usadas em veículos elétricos e equipamentos eletrônicos portáteis — utilizam íons de lítio carregados positivamente que se movimentam entre os eletrodos. Com o tempo, parte desse lítio metálico torna-se inativo, formando ilhas isoladas que não conseguem mais se comunicar com os eletrodos de forma eficiente.

Cientistas aumentam capacidade de bateria
Ilha de lítio inativado viaja para o ânodo da bateria e se reconecta eletricamente (Imagem: Reprodução/SLAC)

Com essa nova técnica, os cientistas demonstraram que é possível mobilizar e reconectar esse lítio morto, estendendo a vida útil das células de armazenamento e possibilitando a fabricação de baterias que podem ser carregadas de maneira muito mais rápida, sem degradar sua capacidade energética.

“Sempre pensamos no lítio isolado como algo ruim, já que ele faz com que as baterias se deteriorem e até mesmo pegue fogo. Mas descobrimos que é possível reconectar eletricamente esse material inativo com o eletrodo negativo, fazendo com que ele seja reativado de forma permanente”, acrescenta o professor Cui.

Rastejando até o eletrodo

Para provar essa teoria, os cientistas utilizaram uma célula óptica fabricada com um cátodo de óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto, um ânodo de lítio e uma ilha isolada no meio do dispositivo. Com essa bateria de teste, eles conseguiram monitorar o que acontecia dentro da célula em tempo real.

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Célula óptica usada durante os testes (Imagem: Reprodução/SLAC)

Ao observar o comportamento da bateria, eles perceberam que a ilha de lítio isolada não estava morta e que ela respondia aos estímulos no interior da célula de energia. Durante o processo de carregamento, a ilha se moveu lentamente em direção ao cátodo e, logo em seguida, “rastejou” na direção oposta ao descarregar.

“É como um verme muito lento que avança a cabeça e puxa a cauda para se mover nanômetro a nanômetro. Nesse caso, o lítio se locomove dissolvendo em uma extremidade e depositando material do outro lado. Se pudermos mantê-lo em movimento, ele acabará tocando o ânodo e restabelecerá a conexão elétrica, reaproveitando o lítio que antes estava perdido”, encerra o professor Yi Cui.

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Fonte: Canaltech