Baterias de ltio velhas so ressuscitadas e ganham mais um tero de vida

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/01/2022

Baterias de l

A revitalizao da bateria depende apenas de um protocolo especial de recarregamento.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory]

Ressuscitando baterias mortas

Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos EUA, demonstraram ser possvel “ressuscitar baterias de ons de ltio mortas”.

Embora as baterias ressuscitadas no ganhem uma nova vida completa, elas podem continuar funcionando por mais 30% da vida til que tiveram – em outras palavras, uma bateria que duraria 10 anos, pode funcionar por at 13 anos.

Conforme a bateria recarregada e utilizada, seus ons de ltio carregados positivamente vo e vm entre os eletrodos. Com o tempo, parte do ltio metlico torna-se inativo eletroquimicamente, formando ilhas isoladas de ltio que no se conectam mais aos eletrodos.

Isso resulta em perda de capacidade e um problema particularmente srio para a tecnologia de baterias de ltio metlico – ou bateria de ltio slidas – e para as baterias de ons de ltio de carregamento rpido.

Agora, Fang Liu e seus colegas descobriram um meio para fazer com esse ltio “morto” rasteje como um verme em direo a um dos eletrodos, at se reconectar, revertendo parcialmente o processo indesejado.

Adicionar essa etapa extra diminuiu a degradao da bateria de teste e aumentou sua vida til em quase 30%.

A tcnica consiste na aplicao de um protocolo adicional aps a carga da bateria usando tenses e correntes mais altas do que as tradicionalmente usadas para o recarregamento – no possvel fazer isto usando carregadores comuns.

Baterias de l

As ilhas de ltio andam como um verme, consumindo material de um lado e depositando do outro.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory]

Protocolo de recarregamento

Para verificar o funcionamento de sua tcnica, a equipe fabricou uma clula ptica com um catodo de xido de ltio-nquel-mangans-cobalto (NMC), um anodo de ltio e uma ilha de ltio isolada no meio. Esta clula experimental permitiu monitorar em tempo real o que acontece dentro de uma bateria em uso.

O que se viu foi que a ilha de ltio isolada no estava “morta”, mas respondia s operaes da bateria. Ao carregar a clula, a ilha moveu-se lentamente em direo ao catodo; ao descarregar, ela rastejou na direo oposta.

” como um verme muito lento que avana a cabea e puxa a cauda para se mover nanmetro a nanmetro,” contou o professor Yi Cui. “Neste caso, ele se move dissolvendo-se em uma extremidade e depositando material na outra extremidade. Se pudermos manter o verme de ltio em movimento, ele acabar tocando o anodo e restabelecer a conexo eltrica.”

Os resultados, que a equipe validou com outras baterias de teste e por meio de simulaes de computador, tambm demonstram como o ltio isolado pode ser recuperado em uma bateria real modificando o protocolo de recarregamento.

“Descobrimos que podemos mover o ltio destacado em direo ao anodo durante a descarga, e esses movimentos so mais rpidos sob correntes mais altas,” disse Liu. “Portanto, adicionamos uma etapa de descarga rpida e de alta corrente logo aps a carga da bateria, que moveu o ltio isolado longe o suficiente para reconect-lo ao anodo. Isso reativa o ltio para que ele possa participar da vida til da bateria.”

“Nossas descobertas tambm tm amplas implicaes para o projeto e desenvolvimento de baterias de ltio metlico mais robustas,” concluiu a pesquisadora.

Bibliografia:

Artigo: Dynamic spatial progression of isolated lithium during battery operations
Autores: Fang Liu, Rong Xu, Yecun Wu, David Thomas Boyle, Ankun Yang, Jinwei Xu, Yangying Zhu, Yusheng Ye, Zhiao Yu, Zewen Zhang, Xin Xiao, Wenxiao Huang, Hansen Wang, Hao Chen, Yi Cui
Revista: Nature
Vol.: 600, pages 659-663
DOI: 10.1038/s41586-021-04168-w

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