Baterias de lítio ganham o poder do silício

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/09/2011

Baterias de lítio ganham o poder do silício

À esquerda pode-ser ver a abordagem tradicional no uso de silício e polímeros. À direita, o novo polímero é ele próprio condutor, mantendo-se firme junto às partículas de silício mesmo nos repetidos ciclos de carga e descarga.[Imagem: LBNL]

Oito vezes melhor

Cientistas sintetizaram um novo polímero que consegue absorver até oito vezes mais lítio do que o material usado nas baterias recarregáveis atuais.

Para afirmar que o novo material pode criar uma nova geração de baterias para viabilizar definitivamente os carros elétricos, os cientistas não se restringiram a fazer projeções matemáticas.

Eles testaram o novo material por mais de um ano, demonstrando que ele suporta centenas de ciclos de carga e descarga sem perder suas características.

Silício e íons de lítio

“Anodos de alta capacidade para baterias de íons de lítio sempre se defrontaram com o desafio da alteração de volume quando os eletrodos absorvem o lítio,” comentou Gao Liu, dos Laboratórios Berkeley, nos Estados Unidos.

Quase todos os anodos das baterias de lítio hoje são feitos de grafite, que é eletricamente condutor mas tem uma capacidade de expansão apenas modesta – os íons de lítio são armazenados entre as camadas de grafeno que formam o grafite.

O silício é o material com maior capacidade de absorção de íons de lítio entre todos os materiais que se conhece. Mas ele triplica de volume quando está totalmente carregado, o que gera trincas no material durante os ciclos de carga e descarga, diminuindo radicalmente a vida útil das baterias.

Uma abordagem vinha sendo a mistura de polímeros ao silício para que o material ganhasse em flexibilidade. Mas isso torna necessário a adição de carbono para a condução elétrica, e o carbono acaba sendo expulso da mistura nos repetidos ciclos de incha e desincha do anodo.

Polímero condutor

A solução veio na forma de um polímero – uma espécie de plástico – que conduz eletricidade e se liga fortemente às partículas de silício que retêm o lítio no anodo da bateria.

No processo de absorção do lítio – durante o carregamento da bateria – o polímero incha, expandindo-se a até três vezes seu volume inicial. Durante o descarregamento, ele libera o lítio e encolhe novamente para seu tamanho normal.

O polímero condutor de eletricidade resolveu o problema ao dispensar a adição do carbono.

Segundo os pesquisadores, o novo anodo usa apenas materiais já disponíveis, de baixo custo e compatíveis com as tecnologias da fabricação das baterias recarregáveis de lítio.

Bibliografia:
Polymers with Tailored Electronic Structure for High Capacity Lithium Battery Electrodes
Gao Liu, Shidi Xun, Nenad Vukmirovic, Xiangyun Song, Paul Olalde-Velasco, Honghe Zheng, Vince S. Battaglia, Lin-Wang Wang, Wanli Yang
Advanced Materials
23 SEP 2011
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adma.201102421

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Publicado em 01/10/2011, em Ciência e tecnologia. Adicione o link aos favoritos. Deixe um comentário.

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