Lítio ultrafino mostra potencial para aumentar a vida útil de baterias

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia e Ciência Daegu Gyeongbuk, na Coreia do Sul, descobriram como aumentar a vida útil das baterias de metal de lítio. Eles obtiveram bons resultados após acrescentaram nitrato de lítio ao pó metálico ultrafino utilizado no processo de fabricação deste tipo de células de energia.

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A nova abordagem elimina o aparecimento de estruturas em forma de agulha na superfície do ânodo durante os ciclos de carga e descarga, conhecidas como dendritos e que podem causar curto-circuito nas baterias feitas com metal de lítio.

"A formação dos dendritos é fortemente dependente da natureza da superfície dos ânodos de lítio. Uma estratégia crucial para baterias de metal de lítio é construir uma interface de eletrólito sólido mais eficiente na superfície do lítio", explica o professor Yong Min Lee, responsável pelo estudo.

No laboratório

As baterias fabricadas com metal de lítio possuem densidade energética superior à encontrada nas células de íons de lítio. A principal diferença entre elas está no material usado na construção do ânodo: enquanto uma utiliza grafite, a outra possui metal sólido em sua composição.

Ao utilizar eletrodos compostos por pó metálico de lítio, que possui uma forma estrutural mais esférica, os pesquisadores conseguiram uma maior área de superfície aproveitável, permitindo a fabricação de eletrodos mais largos e finos.

O problema das falhas morfológicas causadas pela natureza da superfície irregular foi contornado com o pré-plantio de nitrato de lítio no pó metálico de lítio. Esse processo permitiu a criação de eletrodos de 150 milímetros de largura e 20 micrómetros de espessura, com uma eficiência energética superior a 96%.

Resultados promissores

Com a adição de nitrato de lítio ao pó metálico de lítio, os cientistas criaram uma superfície de eletrólito sólido uniforme e rica em nitrogênio. A liberação contínua do nitrato de lítio no eletrólito garantiu maior estabilidade ao longo dos ciclos prolongados de carga e descarga.

O pré-plantio de nitrato de lítio nas baterias de metal de lítio mostrou um desempenho superior ao de células de energia convencionais durante todo o processo de ciclagem, com 87% de retenção de eletricidade em 450 ciclos completos de recarga.

"Esperamos que o pré-plantio de aditivos estabilizadores no eletrodo com pó metálico de lítio seja um trampolim para a comercialização em grande escala de baterias de lítio-metal, lítio-enxofre e lítio-ar com alta eficiência energética e com um ciclo de vida superior ao que temos atualmente com as baterias de íons de lítio", completa o professor Yong Min Lee.

Fonte: DGIST