Cientistas da Universidade do Sul da Califórnia, junto da Universidade Brown, publicaram um estudo onde afirmam que, literalmente, “esticar” componentes de baterias de íon-lítio pode ampliar a sua vida útil, permitindo o seu uso por mais tempo sem degradação.
As baterias de íon-lítio permeiam praticamente todos os aspectos da vida moderna: de smartphones a relógios, dispositivos remotos como chaves de carro com trava eletrônica, sistemas de backup em dispositivos fora da tomada, elas fornecem energia para quase tudo o que nossos olhos enxergam. Mas elas se degradam com o tempo e uso, nos obrigando a trocá-las por modelos novos – um processo ao mesmo tempo caro e custoso ao meio ambiente.
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Segundo Delin Zhang, candidata ao Ph.D pela Universidade do Sul da Califórnia, essa degradação ocorre porque uma bateria comum funciona por meio de um ciclo de inserir e extrair íons-lítio de eletrodos. Esse processo expande e contrai as grades condutoras internas da bateria, criando micro rachaduras.
“Essas micro rachaduras no componente da bateria levam à degradação estrutural, o que reduz a capacidade dela até que, finalmente,uma nova bateria terá que ser inserida em troca da antiga”, disse a cientista, que estuda materiais intercalados, usados na confecção dos eletrodos das baterias de íon-lítio.
Para prevenir isso, Zhang e sua equipe estipularam um método para, literalmente, esticar os eletrodos das baterias antes do tempo de degradação. Ao fazer isso, o resultado é uma regulação diferente na voltagem transmitida por eles, tornando-os mais resistentes aos efeitos da “amorfização” – ou seja, a sua alteração estrutural.
Zhang diz que a repetição frequente do processo de recarga da bateria pode acelerar o processo de degradação dos eletrodos, fazendo com que a sua carga dure menos e levando você a carregar mais vezes um aparelho, em um ciclo. Pense na “bateria vazada” do seu smartphone, comparando quanto tempo ele durava quando você o comprou versus quanto tempo ele dura agora.
“Ao esticar os eletrodos antes de recarregar a bateria, nós estamos mudando o ambiente de energia pelo qual os eletrodos passam do estado carregado para o descarregado”, disse Zhang. “Esse estresse inicial nos permite reduzir a barreira energética para essas transformações e prevenir deformações que levam à falha do material, protegendo a sustentabilidade e capacidade de armazenamento de carga da bateria”.
De acordo com Ananya Renuka-Balakrishna, professora e co-autora do estudo, um benefício adicional de esticar eletrodos de baterias, é fazer com que elas operem com uma amplitude de voltagem maior, permitindo maior eficiência no armazenamento de carga energética.
A descoberta ajuda a comunidade a ser mais eficiente na produção de baterias novas, ao mesmo tempo em que busca novos meios de transmissão energética para elas. Hoje, uma das maiores preocupações dos especialistas do setor é se distanciar do uso de líquidos inflamáveis nos eletrodos, adotando um modelo de materiais sólidos para transmitir energia de um ponto a outro.
Na prática, porém, isso é mais complicado: materiais sólidos se degradam e “trincam” com o tempo e com o uso, gerando um problema de mecânica básica. Se uma fissura ou falha se fizer presente, a energia não passa do ponto A para o ponto B, gerando inconsistência. Imagine que você tem dois lados de um penhasco, ligados por uma ponte. Agora remova a ponte: como você chega ao outro lado?
Por essa razão, o processo desenvolvido por Zhang e Renuka-Balakrishna é, ao mesmo tempo, simples e engenhoso: elas conseguiram desenvolver um método que pode servir de ponte para a busca de novos materiais, ao mesmo tempo em que resolve um problema mecânico que pode vir dessa mudança.
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