Nova bateria de lítio-ar pode segurar carga por mais tempo e durar vários anos

Por Jessica Pinheiro | 26 de Março de 2018 às 18h50
ExtremeTech

Embora os aprimoramentos nas baterias aconteçam com pouca frequência, tornando-se assim a causa de muitas deficiências na tecnologia moderna; todavia, quando elas ocorrem, todo um novo ciclo de produções e projetos têm início. Afinal, os smartphones desenvolvidos hoje em dia possuem uma durabilidade muito maior do que os que foram feitos há alguns anos, e da mesma forma acontece com laptops, com cargas de que duram boa parte do dia atualmente. De toda forma, esses dispositivos dependem de baterias, e se o investimento nestes componentes fosse impulsionado, os feitos poderiam ser muito mais promissores.

Mas a boa notícia é que novos modelos de baterias de Lithium-Air (lítio-ar) estão chegando para mudar um pouco o atual panorama, já que em seu design original elas possuem uma capacidade excelente, mas, por enquanto, se decompõem em questão de semanas. Com a reformulação, os componentes de energia poderão finalmente tornar seu uso mais viável a longo prazo.

As baterias de lítio-ar possuem um apelo melhor porque, diferente das demais baterias de íons de lítio, não é necessário usar todos os reagentes engarrafados dentro das células. De maneira simplificada, é como se em um eletrodo possuísse metais de lítio, os quais reagem com o oxigênio do ar. E, ao carregar uma bateria de lítio-ar, o oxigênio do eletrodo é devolvido ao ambiente, resultando em uma densidade de energia muito maior – até cinco vezes mais.

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O problema é que tanto o lítio quanto o oxigênio são altamente reativos e ao expor um eletrodo ao ar, ele se deteriora rapidamente. No entanto, alguns pesquisadores da Universidade de Illinois em Chicago e do Laboratório Nacional de Argonne afirmam que conseguiram resolver essa questão com um novo design de baterias de lítio-ar. Este novo modelo foi projetado para proteger o ânodo de metal de lítio com um revestimento de carbonato de lítio.

Gráfico mostrando a relação entre os reagentes de uma bateria de lítio-ar. (Imagem: ExtremeTech)

Isso permitirá que os íons de lítio do ânodo adentrem no eletrólito, e, ao mesmo tempo, impeçam que os compostos indesejados atinjam o ânodo. Foi supostamente fácil criar essa camada de proteção: bastou apenas os que pesquisadores executassem alguns ciclos de descarga e carregamento da bateria em uma atmosfera pura de dióxido de carbono, o que resultou no acúmulo de uma malha de cristais de carbonato de lítio.

O cátodo é onde o oxigênio entra em uma bateria de lítio-ar, e, considerando esta informação, a equipe precisou construir um componente a partir de dissulfeto de molibdênio (cujo material gera uma película fina de peróxido de lítio, a partir das reações comuns da bateria). Essa camada não reage à presença de ar e, portanto, serve para proteger o cátodo de reações indesejáveis.

A equipe de pesquisadores utilizou simulações de computador e, em seguida, desenvolveu um hardware para testar a nova bateria de lítio-ar em uma atmosfera simulada, com taxas realistas de nitrogênio, oxigênio e água. Nestas provas, o protótipo conseguiu durar 750 ciclos, o equivalente a vários anos de uso. A nova versão da bateria de ar-lítio ainda está em sendo testada e a próxima etapa inclui verificar sua execução no mundo real. Caso dê certo, um novo modelo poderá ser comercializado.

Fonte: Extreme Tech

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