Bateria de lítio bate recorde com dobro da capacidade de carga

Fonte:www.inovacaotecnologica.com.br

O material usado pelo equipe (à direita) é mais barato e mais estável, mas ninguém esperava a magnitude do ganho em termos de armazenamento.

[Imagem: Fanglin Wu et al. - 10.1016/j.joule.2021.06.014]

Recorde de capacidade de carga

Pesquisadores alemães conseguiram uma otimização inédita das baterias de lítio trocando o material do eletrodo negativo por uma nova combinação à base de níquel.

Além de substituir o tradicional cobalto, mais caro, o material trouxe um ganho de uma magnitude inesperada, mais do que dobrando a capacidade de armazenamento de eletricidade da bateria. 

O protótipo alcançou uma densidade de energia de 560 watt-horas por quilograma (Wh/kg) - as melhores baterias de íons de lítio hoje no mercado chegam no máximo a 270 Wh/kg.

A capacidade inicial de armazenamento é de 214 miliamperes horas por grama (mAh/g) do material catódico. E, após 1000 ciclos de uso e recarregamento, a bateria consegue reter 88% da sua capacidade nominal, com uma eficiência coulômbica média (a razão entre a descarga e a capacidade de carga) de 99,94%.

Além de mais eficiente, a bateria ficou mais segura.

[Imagem: Fanglin Wu et al. - 10.1016/j.joule.2021.06.014]

Bateria mais segura

Para chegar a um ganho tão alto, a equipe precisou fazer outro ajuste em relações às baterias de lítio convencionais - e foi um ajuste com um outro ganho inesperado.

O eletrólito orgânico mais usado nas baterias hoje, conhecido como LP30, apresenta problemas de estabilidade, o que faz com que a capacidade de armazenamento da bateria vá caindo à medida que ela vai sendo usada.

"No eletrólito LP30, as partículas racham no catodo. Dentro dessas fissuras, o eletrólito reage e danifica a estrutura. Além disso, uma camada espessa e musgosa, contendo lítio, se forma no anodo," explicou o professor Stefano Passerini, do Instituto de Tecnologia Karlsruhe.

Por esse motivo, a equipe usou um eletrólito de líquido iônico (ILE: ionic liquid electrolyte) não-volátil e menos inflamável que o LP30. Isso tornou a bateria mais segura e menos sujeita a sobrecargas que podem causar incêndios e explosões.

Bibliografia:

Artigo: Dual-anion ionic liquid electrolyte enables stable Ni-rich cathodes in lithium-metal batteries
Autores: Fanglin Wu, Shan Fang, Matthias Kuenzel, Angelo Mullaliu, Jae-Kwang Kim, Xinpei Gao, Thomas Diemant, Guk-Tae Kim, Stefano Passerini
Revista: Joule
Vol.: 5, Issue 8, P2177-219
DOI: 10.1016/j.joule.2021.06.014