Hoje, as baterias de íon de lítio são a espinha dorsal da maioria dos dispositivos eletrônicos, incluindo veículos elétricos.
No entanto, apesar de todas as suas vantagens revolucionárias, essas baterias ainda têm uma falha inerente: os dendritos torná-lo menos estável. Esses pedaços finos, traiçoeiros e parecidos com árvores de lítio formam pontas afiadas que eventualmente perfuram a bateria, causando curtos-circuitos e outros problemas.
Os dendritos não apenas tornam a bateria de íon de lítio menos estável, mas também menos durável.
Para dizer o mínimo, eles têm muito espaço para melhorias.
Os cientistas procuraram entender como os dendritos de lítio se formam para ver como produzir uma bateria mais estável e duradoura para veículos elétricos.
Hoje, pesquisadores daA Universidade de Harvard afirma ter a resposta: uma bateria de metal de lítio feita de um material de metal de estado sólido em vez de íon de lítio. Uma bateria estável, que elimina dendritos incômodos e oferece maior solidez e durabilidade do que uma bateria feita de materiais líquidos ou grafite.
Muito melhor, por mais razões
“Nosso design multicamadas tem a estrutura de um eletrólito menos estável imprensado entre eletrólitos sólidos mais estáveis, o que impede o crescimento de dendritos de lítio”, afirmam os cientistas no novo estudo. publicado na Nature.
Uma bateria estável e “autocurativa”
Fabricar a bateria principalmente com materiais sólidos ajuda a prevenir a formação de dendritos de várias maneiras. Mecanicamente, é muito mais fácil quebrar um invólucro fino de metal ou cerâmica do que penetrar, por exemplo, no ânodo sólido de uma bateria. Este projeto vai um passo além ao contabilizar quimicamente quaisquer rachaduras com “decomposições geradas dinamicamente” que preenchem e bloqueiam dendritos potenciais.
Como é feita a bateria de lítio de metal estável?
Pense na nova bateria estável como um hambúrguer com alface e tomate: o pão é o ânodo metálico de lítio, a alface é o grafite, os tomates são o primeiro eletrólito e o bacon é o segundo eletrólito. Adicione outra camada do primeiro eletrólito, cubra com um cátodo e boa refeição.
O que pode mudar ao mudar de baterias de íon de lítio para baterias de metal de lítio?
Num mundo perfeito, a bateria de metal de lítio é mais leve, mais potente e mais duradoura. Infelizmente, até agora não foi possível obter uma versão estável. A redução ou eliminação da formação de dendritos é fundamental para qualquer um desses projetos, é ela quem reduz bastante eventuais resultados negativos. Cientistas de Harvard testaram sua bateria por mais de 10.000 ciclos de carga, rivalizando com um carro tradicional (combustível fóssil), mas não pararam por aí.
Eles descobriram que após estes 10.000 ciclos o seu design ainda retinha 82% da sua carga!
Com esta bateria estável, um carro elétrico pode durar tanto e mais que um "fóssil"
Essa tecnologia de bateria poderia estender a vida útil dos veículos elétricos para os movidos a gasolina, de 10 para 15 anos, sem a necessidade de troca da bateria. Com sua alta densidade de corrente, a bateria pode abrir caminho para veículos elétricos que podem carregar totalmente em 10 minutos.
Do comunicado de imprensa da Universidade de Harvard
O que tudo isso significa para o futuro das baterias e dos veículos elétricos?
Se o design funcionar conforme o esperado, ele pode abrir sozinho a porta da bateria de metal de lítio no mercado. Para veículos elétricos, o custo das baterias por si só é quase dominante. Reduzir avarias e peso criaria uma grande economia.
“Uma bateria de metal de lítio é considerada o Santo Graal para a química das baterias devido à sua alta capacidade e densidade de energia”, diz ele. Xin Lee, pesquisador de Harvard. “Este projeto de prova de conceito mostra que as baterias de metal de lítio em estado sólido podem ser competitivas com as baterias comerciais de íons de lítio.”
