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Recentemente, o grupo de pesquisa da área de baterias da Tesla no Canadá lançou um estudo que mostra o que pode ser o caminho para a criação da próxima geração das células de bateria, que podem contar com uma densidade enérgica inovadora.

Nos últimos quatro anos, Jeff Dahn e sua equipe conduzem pesquisas do tipo. O principal objetivo é o de melhorar a geração atual de células presentes nas baterias íon-lítio, mas as descobertas podem ajudar no futuro.

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Especialistas acreditam que o próximo passo do armazenamento de energia está nas baterias de estado sólido. Porém, Dahn, com base em suas pesquisas, aponta que a etapa seguinte está na criação de células de bolsa de metal a base de lítio sem ânodo.

Denominado “Diagnosticando e corrigindo falha celular livre de ânodo”, o artigo identifica o problema de longevidade de baterias apontado em outra publicação do time, feita no ano passado, e apresenta uma possível solução.

Reprodução

Pesquisadores conseguiram entender como as baterias podem ter sua longevidade afetada. Foto: Reprodução

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Anteriormente, eles só conseguiram atingir 90 ciclos com as melhorias propostas – o que não é suficiente para quase nenhuma aplicação da indústria, principalmente para carros elétricos. Agora, com o novo trabalho, eles descrevem o que fizeram para descobrir o problema.

“Recentemente, demonstramos células livres de ânodo de longa vida usando um eletrólito de carbono de sal duplo. Aqui, caracterizamos a degradação das células. Observamos a deterioração da morfologia do lítio puro usando microscopia eletrônica de varredura e raio-x”, declaram os envolvidos na pesquisa.

A partir dos processos realizados, eles descobriram que no eletrólito de sal duplo há uma matriz de lítio morto que forma colunas densas em seu interior. O artigo mostra que eles não só identificaram os problemas, mas conseguiram otimizar a vida das células livres de ânodo para 200 ciclos – que é um avanço significativo feito em apenas um ano.

Esses ciclos ainda não são suficientes para comercialização, mas as descobertas demonstram que os pesquisadores entendem como as células se deterioram e que já estão procurando soluções para impedir que isso aconteça.

Futuro das baterias

Enquanto a Tesla avança na descoberta do que pode ser a próxima geração de baterias, a Toyota está desenvolvendo uma bateria de estado sólido e alta eficiência que pode ser completamente carregada em menos de 15 minutos. A informação foi confirmada pelo vice-presidente da montadora, Keiji Kaita, em entrevista ao site Automotive News

A bateria, que por enquanto é um protótipo, usa um eletrólito à base de enxofre que transfere íons de lítio com mais eficiência entre eletrodos negativos e positivos. A empresa espera iniciar sua produção de maneira limitada em 2025. “Nosso desafio atualmente é o desenvolvimento de um eletrólito que possa ser compactado e densamente e ainda assim permanecer flexível”, explica o executivo.

Uma bateria de íons de lítio tradicional, como a usada em smartphones, usa um líquido ou gel como eletrólito – o meio que transporta os elétrons entre o ânodo e o cátodo. Em uma bateria de estado sólido, este eletrólito é substituído por um sólido, o que diminui o risco de incêndio e permite que o ânodo da bateria seja feito de lítio metálico, no lugar do grafite usado hoje em dia. Com isso, uma bateria de estado sólido pode armazenar até 60% mais energia que uma bateria convencional de mesmo volume.

O eletrólito sólido, porém, precisa ser compactado sob alta pressão de maneira a reduzir os espaços entre as partículas para que íons e elétrons possam passar mais facilmente. Por outro lado, também precisa ser flexível, uma vez que o ânodo se expande e se contrai durante a descarga.

O problema é que, quanto mais expansão e contração houver, mais as partículas de eletrólitos se deformarão, inibindo o fluxo de íons e elétrons e diminuindo o desempenho da bateria ao longo do tempo.

Via: Electrek