Scotch e grafeno triplicam a vida útil das baterias de metal de lítio

A busca de projetos ideais para baterias contendo lítio não pára por um momento. Cientistas da Universidade Americana de Rice (Rice University) fizeram uma descoberta que promete triplicar a vida útil das promissoras baterias de metal-lítio.

Ra2studio / Depositphotos

Uma bateria de metal de lítio envolve o uso de um eletrodo de lítio puro em vez de um ânodo de grafite. Potencialmente, isso promete levar a baterias de carregamento muito mais rápidas, com capacidade dez vezes maior do que as modernas baterias de íons de lítio. Um obstáculo para isso são os efeitos colaterais negativos do uso de lítio puro nos eletrodos.

Por exemplo, durante a carga e descarga de baterias de lítio-metal nos eletrodos, os depósitos na forma de agulhas e dendritos começam a crescer ativamente. Essas formações são capazes de perfurar a membrana entre os eletrodos e levar a um curto-circuito, seguido de incêndio e até explosão da bateria. Um estudo realizado por cientistas da Universidade Rice visa precisamente suprimir o crescimento de dendritos nos ânodos de lítio.

Os cientistas desenvolveram uma tecnologia de produção em massa simples e barata para aplicar um revestimento protetor aos eletrodos de lítio. Uma fita adesiva é aplicada a uma parte do eletrodo de lítio na forma de um coletor de corrente de cobre, após o qual o eletrodo é aquecido do lado da fita por um laser até uma temperatura de superfície de 2026 ° C. Durante o aquecimento, forma-se um revestimento poroso de óxido de silício com impregnações de grafeno na superfície do cobre. Experimentos com eletrodos com esse revestimento mostraram que os dendritos são suprimidos durante a operação da bateria sem deterioração das propriedades da bateria.

À direita, há uma imagem ampliada de um filme de óxido em um coletor de corrente de cobre sob um microscópio eletrônico (Tour Group / Rice University)

Observe que estamos falando de baterias de lítio-metal sem excesso de lítio na composição dos ânodos. Tradicionalmente, para aumentar a capacidade das baterias de metal-lítio, era proposto criar uma reserva de lítio na composição dos ânodos, o que, por sua vez, levava a um aumento no peso e no custo dessas baterias. A descoberta de cientistas da Universidade Rice permite que você crie baterias sem excesso de lítio nos ânodos, tornando as baterias de metal e lítio mais fáceis e mais espaçosas ao mesmo tempo. Segundo os cientistas, a tecnologia proposta aumentará o tempo de operação das baterias de metal-lítio sem excesso de lítio três vezes.