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Uma equipe de cientistas do Laboratório Nacional Brookhaven, Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e do Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE), fez uma descoberta que pode acelerar ainda mais o carregamento das baterias de veículos elétricos. Os pesquisadores conseguiram, em laboratório, observar em tempo real como os íons de lítio se movem dentro dos eletrodos das baterias.
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“Considere que leva apenas alguns minutos para encher o tanque de gasolina de um carro, mas algumas horas para carregar a bateria de um veículo elétrico“, explica o coautor do estudo publicado na Science, Feng Wang. “Descobrir como fazer com que os íons de lítio se movam mais rapidamente nos materiais dos eletrodos é importante, pois pode nos ajudar a construir baterias melhores e com um tempo de carregamento bastante reduzido”, completa.
Para o estudo, os pesquisadores utilizaram uma bateria com eletrodos de titanato de lítio (LTO), um material alternativo de carregamento rápido. Através de um microscópio eletrônico de transmissão, os cientistas rastrearam “a migração de íons de lítio nas nanopartículas de LTO em tempo real”. A observação permitiu que os pesquisadores assistissem ativamente, em um nível microscópico, o que está acontecendo dentro de uma bateria enquanto ela carrega e descarrega.
As baterias de íon de lítio funcionam embaralhando as partículas entre um eletrodo positivo e negativo (cátodo e ânodo) através de um meio químico chamado eletrólito. O grafite é comumente empregado como ânodo, mas para aplicações de carregamento rápido, o LTO é uma alternativa atraente, já que pode acomodar íons de lítio rapidamente, sem sofrer revestimento de lítio (a deposição de lítio na superfície do eletrodo).
Com as observações, os pesquisadores descobriram que o LTO assume novas formas atômicas entre seu estado inicial e final. Os cientistas se referem a essas formas como “distorções poliédricas locais” e explicam que as elas diminuem as barreiras energéticas, fornecendo uma estrada atômica e altamente condutora através da qual os íons de lítio podem viajar. Assim, os íons viajam mais rápido do que nas baterias convencionais.
A ideia a partir de agora é continuar a explorar como o uso de LTO nas baterias afeta a geração de calor e a perda de capacidade com o ciclo de carga de alta taxa. Os resultados dos estudos desta próxima fase podem mostrar se o LTO pode ser útil em aplicações do mundo real, como baterias de veículos elétricos.
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