Um grupo de cientistas chineses apresentou um protótipo de bateria de lítio-enxofre resistente a danos. O objetivo do trabalho era criar uma alternativa mais segura às baterias de íon-lítio, que podem disparar quando danificadas. A nova bateria mostrou confiabilidade absoluta, continuando a funcionar mesmo depois de ser dobrada ao meio e depois cortada pela metade.
Dobrado. Fonte da imagem: Cartas de Energia ACS
Para baterias de lítio-enxofre, o baixo número de ciclos de carga e descarga continua sendo um grande problema, o que dificulta a sua comercialização. Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China, do Instituto de Tecnologia Avançada de Armazenamento de Energia do Lago Tianmu da China, da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade da Colúmbia Britânica no Canadá estão envolvidos na descoberta de compostos e soluções que poderiam melhorar o ciclo de essas baterias promissoras.
Sulfetos de metais de transição foram usados como base para os cátodos de baterias Li-S promissoras. O principal problema com tais compostos é que, sob alto aquecimento, os polissulfetos começaram a se mover ativamente através do eletrólito, o que levou ao inchaço das baterias e à diminuição das reações eletroquímicas. Os eletrólitos à base de carbonato resolveram parcialmente esse problema, mas também criaram outro problema – causaram o aparecimento de sedimentos (passivação) nos eletrodos da bateria, o que reduziu rapidamente o número de ciclos da bateria.
Para proteger o cátodo de sulfeto de ferro (FeS2) e o ânodo de lítio com alto teor de metal da precipitação, os pesquisadores usaram três revestimentos de eletrodo diferentes: ácido poliacrílico (PAA), poliacrilamida (PAM) e óxido de polietileno (PEO). Todos esses compostos tinham efeito quelante (ligavam íons “ruins”), o que evitava a formação de sedimentos nos eletrodos. Experimentos mostraram que o revestimento dos eletrodos com ácido poliacrílico proporcionou o maior efeito.
E eles cortaram…
Após 300 ciclos de recarga, o protótipo da bateria em forma de bolsa manteve 72% de sua capacidade original, não apresentando declínio após os primeiros 100 ciclos. Dobrar a bateria ao meio e depois cortar metade dela não fez com que a bateria falhasse e explodisse, como aconteceria com uma bateria convencional de íons de lítio, comprovando a segurança absoluta das futuras baterias. No entanto, ainda há muito trabalho a ser feito antes de passar para a produção comercial. Talvez as coisas sejam melhores com baterias de lítio-enxofre de desenvolvedores americanos, que já estabeleceram sua produção em massa limitada. Mas isso é outra história.