Novo tipo de ânodo promete carregamento rápido de baterias de lítio

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Cientistas da Universidade da Califórnia descobriram um material que permite que baterias de lítio sejam recarregadas rapidamente, com segurança, e por milhares de ciclos. Trata-se da halita, um sal rochoso desordenado.

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O novo anodo é feito de lítio, vanádio e átomos de oxigênio arranjados de maneira similar ao sal de cozinha, mas aleatoriamente. Ela consegue armazenar uma grande quantidade de energia, ao mesmo tempo, que tem um tempo de carregamento menor.

Atualmente, dois materiais são mais usados como anodos nas baterias de lítio de celulares, notebooks e carros elétricos. O mais comum é o anodo de grafite, que tem uma grande capacidade de energia, mas que se recarregado rápido demais pode causar incêndios. Outra alternativa é o anodo de lítio e titânio, que possibilita uma recarga rápida, mas ao custo de menor densidade energética, fazendo com que esse tipo de bateria precise de cargas constantemente.

A nova bateria com anodo de Halita – Li3V2O5 – está no meio do caminho entre os dois tipos citados. A densidade é um pouco menor que a do grafite, possibilita carregamento rápido e tem 71% mais densidade energética que a de lítio e titânio.

Com o novo material é possível uma bateria com uma vida útil maior, com carregamento rápido sem precisar abrir mão de capacidade energética. A voltagem da nova bateria é muito mais baixa do que as baterias disponíveis atualmente.

As pesquisas que envolviam baterias sempre procuraram uma solução mais segura que o grafite para que fosse possível carregamento rápido, mas que ainda tivesse uma capacidade energética próxima. A descoberta preenche uma lacuna do conhecimento e abre novas possibilidades de aplicação de baterias de lítio.Com a nova tecnologia, carros elétricos podem ter maior autonomia com menor tempo de recarga. Imagem: Shutterstock 

Primeiras evidências

Os pesquisadores testaram pela primeira vez a halita como um catodo há seis anos. Desde então, muito trabalho vem sendo feito para melhorar e eficiência do material como um catodo. O time da universidade resolveu testá-lo como um anodo baseado na intuição. Observando a estrutura do material como catodo, os pesquisadores viram que ele seria capaz de lidar com mais íons de lítio. Isso o possibilitava trabalhar com uma voltagem mais baixa como um anodo.

Além disso, o anodo tem uma vida útil de 6000 ciclos com pouquíssima perda de capacidade, podendo ser carregada e descarregada rapidamente. A baixa voltagem e a alta taxa de transferência de energia acontecem graças a um mecanismo único de intercalação redistributiva do lítio com barreiras energéticas baixas.

Segundo os pesquisadores o mecanismo de carregamento é diferente de outros materiais. Os íons de lítio se reorganizam de uma maneira que possibilita baixa voltagem junto com uma rápida difusão de lítio.

Uma startup chamada Tyfast foi criada para comercializar a descoberta. Os primeiros mercados a serem mirados serão de ônibus elétricos e ferramentas de trabalho, já que as características do Li3V2O5 o tornam ideal para dispositivos que tenham um período de recarga e descarga específico e constante.

Fonte: Tech Xplore