As baterias de óxido de níquel e lítio (LiNiO₂) poderiam revolucionar nosso cotidiano. Pesquisadores finalmente desvendaram o mistério de sua rápida degradação.
Cientistas da Universidade do Texas em Dallas identificaram a causa da degradação das baterias LiNiO₂. Essa descoberta, publicada na
Advanced Energy Materials, abre caminho para soluções que melhorem sua estabilidade. A abordagem inovadora deles consiste em reforçar a estrutura do cátodo, um elemento-chave das baterias.
Imagem ilustrativa Pixabay
O professor Kyeongjae Cho e sua equipe usaram modelos computacionais para entender a degradação. Eles descobriram que os átomos de oxigênio no LiNiO₂ causam instabilidade, levando a rachaduras. Para combater esse problema, eles propõem adicionar íons positivos para fortalecer o cátodo.
Matthew Bergschneider, doutorando em ciência dos materiais, lidera um projeto de fabricação robótica de protótipos de baterias. Esse método permitirá a produção de centenas de baterias por semana, um passo a mais em direção à comercialização.
O programa BEACONS, financiado pelo Departamento de Defesa, apoia essa pesquisa. O objetivo é desenvolver tecnologias de armazenamento de energia mais eficientes e formar uma mão de obra qualificada para esse setor em expansão.
As baterias LiNiO₂ poderiam substituir as de cobalto, um material raro e caro. Esse avanço poderia beneficiar diversos setores, desde smartphones até veículos elétricos, oferecendo uma vida útil mais longa.
Os pesquisadores planejam colaborar com parceiros industriais para comercializar essa tecnologia. Sua solução pode marcar um ponto de virada no campo das baterias de lítio-íon, tornando-as mais duráveis e acessíveis.
Como funciona uma bateria de lítio-íon?
Uma bateria de lítio-íon armazena e libera energia por meio do movimento dos íons de lítio entre dois eletrodos, o cátodo e o ânodo. Durante a carga, os íons de lítio se movem do cátodo para o ânodo. Durante a descarga, eles retornam ao cátodo, gerando uma corrente elétrica.
O cátodo geralmente é composto por uma mistura de materiais, incluindo cobalto, que é caro e raro. Os pesquisadores buscam substituir o cobalto por materiais mais abundantes e menos custosos.
O eletrólito, um líquido ou gel condutor, permite o movimento dos íons entre os eletrodos. A estabilidade desses componentes é crucial para o desempenho e a vida útil da bateria.
Os avanços na compreensão dos materiais e dos processos químicos permitem melhorar a eficiência e a segurança das baterias de lítio-íon, essenciais para muitas aplicações modernas.
O que é a degradação das baterias?
A degradação das baterias é um processo que reduz sua capacidade de armazenar e liberar energia ao longo do tempo. Ela pode ser causada por vários fatores, incluindo reações químicas indesejadas, mudanças estruturais nos materiais e a formação de rachaduras.
No caso das baterias LiNiO₂, a degradação ocorre principalmente devido a uma reação química envolvendo os átomos de oxigênio. Essa reação causa instabilidade na estrutura do cátodo, levando a rachaduras e perda de desempenho.
Ao reforçar a estrutura do cátodo com íons positivos, os cientistas esperam prolongar a vida útil das baterias e facilitar sua comercialização.
Fonte: Advanced Energy Materials