Pesquisadores da ETH Zurique descobriram uma maneira de reduzir radicalmente os efeitos nocivos do flúor, que é adicionado em excesso aos eletrólitos líquidos das baterias de lítio metálico, na natureza e nos seres humanos. O flúor estabiliza os parâmetros da bateria e os torna mais seguros, mas não ajuda a manter a saúde. O desenvolvimento reduzirá significativamente o uso de flúor em eletrólitos e colocará baterias de alta capacidade no mercado mais cedo.
Fonte da imagem: ETH Zurich
Os compostos fluorados no eletrólito ajudam a formar uma camada protetora ao redor do metal de lítio no eletrodo negativo da bateria (ânodo). “Essa camada protetora pode ser comparada ao esmalte de um dente”, explicou Maria Lukatskaya, professora de sistemas de energia eletroquímica na ETH Zurique. “Isso protege o metal de lítio de reações prolongadas com os componentes eletrolíticos.” Sem isso, o eletrólito se esgotaria rapidamente durante os ciclos de carga e descarga, e a célula falharia. Pior de tudo, a ausência de uma camada protetora levaria à formação de crescimentos semelhantes a filamentos metálicos no ânodo (dendritos) durante o processo de carregamento, que são notórios por causar curtos-circuitos nas baterias e causar incêndios.
«A questão era como reduzir a quantidade de flúor adicionada sem comprometer a estabilidade da camada protetora”, explicam os cientistas. O novo método do grupo de Lukatskaya utiliza atração eletrostática para atingir o objetivo desejado. Os cientistas selecionaram essas moléculas transportadoras carregadas que se tornaram uma espécie de transportador de moléculas de flúor, entregando-as diretamente ao ânodo. Isto levou ao fato de que um eletrólito líquido pode agora conter apenas 0,1% de flúor em peso, o que é pelo menos 20 vezes menor do que em estudos anteriores.
A mobilidade substituiu a saturação
A vantagem do método proposto é que não são necessárias alterações significativas para sua implementação na produção. Apenas a fórmula do eletrólito muda. Os cientistas testaram sua solução em baterias em forma de moeda e estão se preparando para criar um protótipo de bateria em forma de bolsa, que conhecemos, por exemplo, dos smartphones. Tornar o uso e o descarte dessas baterias mais seguro é um passo na direção certa.