Um avanço na química das baterias promete entregar uma “bateria menor, mais leve e mais barata sem sacrificar o desempenho ao final da vida útil da bateria.” Em 13 de setembro, pesquisadores de todo os Estados Unidos publicaram um artigo em colaboração com o Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia, intitulado “Solvent-mediated oxide hydrogenation in layered cathodes“, com comentários adicionais e um resumo em um comunicado oficial no site do Laboratório Nacional de Argonne. Em resumo, os pesquisadores usaram a tecnologia de ponta de raios-X disponível no Laboratório Nacional de Argonne e sua Advanced Photon Source, que combina estudos de raios-X e eletroquímica para permitir que os pesquisadores examinem suas baterias em nível molecular.
Mas por que passar por todo esse trabalho? Você pode ou não saber disso, mas as baterias recarregáveis disponíveis em seus telefones, veículos elétricos e afins são, muito provavelmente, baterias de íon-lítio. As baterias de íon-lítio degradam com o tempo, ficando progressivamente piores em manter a carga até que simplesmente não funcionem mais ou não consigam manter uma carga por um período significativo. Só porque sabemos como fazer baterias de íon-lítio há tanto tempo, não significa que as aperfeiçoamos — os avanços em direção à “perfeição” exigem estudos mais profundos do que apenas ser capaz de fazer um item funcional.
De acordo com o Químico Sênior de Argonne, Zonghai Chen, “A autodescarga é um fenômeno experimentado por todos os dispositivos eletroquímicos recarregáveis. O processo consome lentamente materiais funcionais preciosos da bateria e deposita subprodutos indesejados na superfície dos componentes da bateria. Isso leva à degradação contínua do desempenho da bateria.”
Neste caso, o uso de equipamentos de ponta permitiu aos pesquisadores preencher uma lacuna chave na pesquisa existente, obtendo uma visão molecular, de outra forma impossível, de uma bateria de íon-lítio em ação. Isso permitiu aos pesquisadores identificar um processo específico: hidrogenação do cátodo, que é o processo de “transferência dinâmica dos prótons e elétrons do solvente do eletrólito para óxidos em camadas altamente carregadas no cátodo”. A reação química aqui leva à degradação da bateria, e embora as baterias de íon-lítio sejam conhecidas por terem problemas de degradação há muito tempo, isso reduz significativamente a causa.
Então, o que isso significa a longo prazo? Como diz Zonghai Chen, “Ao mitigar a autodescarga, podemos projetar uma bateria menor, mais leve e mais barata sem sacrificar o desempenho ao final da vida útil da bateria.” Isso deve ser um grande passo em direção a um futuro onde as baterias recarregáveis não sejam terríveis. Vamos torcer!
Fonte: Argonne National Laboratory