Por uma vida da bateria mais longa: Empurrando baterias de íon de lítio para o nível de desempenho seguinte

Densidade de alta energia, vida de ciclo prolongada e nenhum efeito memória: As baterias de íon de lítio são os dispositivos de armazenamento os mais difundidos da energia para dispositivos móveis assim como portadores da esperança para a eletro mobilidade. Os pesquisadores estão procurando novos tipos de material ativo do elétrodo a fim empurrar as baterias a nível seguinte de elevado desempenho e de durabilidade, e fazer-lhes melhor útil para grandes dispositivos. De “os materiais da bateria de íon de lítio Nanostructured poderiam fornecer uma boa solução,” diz Freddy Kleitz do departamento da química inorgánica -- Materiais funcionais da universidade de Viena, que junto com Claudio Gerbaldi, o líder do grupo para materiais aplicados e da eletroquímica nos di Torino de Politecnico, Itália, é o autor principal do estudo.

O nanocomposite 2D/3D baseado em um óxido de metal e em um graphene misturados, desenvolvidos pelos dois cientistas e por suas equipes, aumenta seriamente o desempenho eletroquímico de baterias de íon de lítio. “Em nossos ensaios, a capacidade específica significativamente melhorada fornecida do elétrodo material novo com estabilidade inaudita do ciclismo reversível sobre a carga 3.000 e a descarga reversíveis dá um ciclo mesmo em regimes atuais muito altos até 1.280 miliampères,” diz o chefe de departamento Freddy Kleitz. As baterias de íon de lítio de hoje perdem seu desempenho após aproximadamente 1.000 ciclos de carregamento.

Receita nova

Os ânodos convencionais existem frequentemente do material de carbono tal como a grafite. De “os óxidos metal têm uma capacidade melhor da bateria do que a grafite, mas são bastante instable e menos condutor,” explica Kleitz. Os pesquisadores encontraram uma maneira de fazer o melhor uso das características positivas de ambos os compostos. Desenvolveram uma família nova de materiais ativos do elétrodo, com base em um óxido de metal misturado e no graphene altamente condutor e estabilizando, mostrando as características superiores comparadas àquelas da maioria nanostructures e de compostos do óxido de metal da transição.

Em primeiro, com base no projetado recentemente cozinhando o procedimento, os pesquisadores podiam misturar o cobre e o níquel homogènea e sob maneira controlada para conseguir o metal misturado. Baseado em nanocasting -- um método para produzir materiais mesoporous -- criaram as partículas de óxido misturadas nanoporous estruturadas do metal, que devido a sua rede extensiva dos poros tenha uma área ativa muito alta da reação para a troca com o íon do lítio do eletrólito de bateria. Os cientistas aplicaram então um procedimento da secagem de pulverizador para envolver firmemente as partículas de óxido misturadas do metal com camadas finas do graphene.

Projeto simples e eficiente

O uso de baterias de íon de lítio para a e-mobilidade é considerado problemático de um ponto de vista ambiental, por exemplo devido a sua produção material-intensiva crua. As baterias pequenas que podem armazenar tanta energia quanto possível, última todo o tempo possível e não são demasiado de custo elevado fabricar poderiam avançar seu uso em dispositivos em grande escala. “Comparou às aproximações existentes, nossa estratégia inovativa da engenharia para a alto-execução nova e o material duradouro do ânodo é simples e eficiente. É um processo água-baseado e consequentemente a favor do meio ambiente e pronto para ser aplicado ao nível industrial,” os autores do estudo concluem

de: Science News