As baterias de íons de lítio para veículos elétricos (EVs) enfrentam problemas de segurança e estabilidade devido ao superaquecimento dos separadores, curtos-circuitos e eficiência reduzida. Com o objetivo de mitigar essas deficiências, os pesquisadores usaram uma técnica de polimerização por enxerto e desenvolveram separadores inovadores em camadas de nanopartículas de sílica que são termicamente estáveis e duráveis. Baterias com esses separadores são mais seguras e apresentam melhor desempenho. Este desenvolvimento pode contribuir para a adoção de VEs no sentido da descarbonização do setor dos transportes.
O íon de lítio recarregável baterias (ou baterias de íon-lítio ou LIBs) tornaram-se extremamente populares e onipresentes nas últimas três décadas. Devido à alta densidade de energia, peso leve e capacidade de recarga, estes são amplamente utilizados em telefones celulares, laptops, dispositivos audiovisuais, armazenamento de energia e veículos motorizados elétricos (VEs) e tornaram-se parte integrante da vida diária. Os LIBs são ecologicamente corretos, fornecem armazenamento de energia limpa e contribuem para descarbonização economia.
No entanto, íon-lítio baterias enfrentam riscos de segurança para veículos elétricos (EVs) e sistemas de armazenamento de energia, principalmente devido ao superaquecimento dos separadores de poliolefinas. Os separadores evitam o contato direto entre o cátodo e o ânodo, mas derretem quando a temperatura aumenta para 160 °C devido ao superaquecimento. Como resultado, o ânodo e o cátodo podem entrar em contato direto através da formação de dendritos de Li, daí curtos-circuitos internos e absorção inadequada de eletrólitos e eficiência reduzida.
Tem havido esforços para lidar com esta deficiência. A aplicação de um revestimento cerâmico foi pensada, mas considerada inadequada porque aumentava a espessura dos separadores e reduzia a adesão.
Em um estudo recente, pesquisadores da Universidade Nacional de Incheon usaram a técnica de polimerização por enxerto para fixar uma camada uniforme de dióxido de silício (SiO2) nanopartículas para separadores de polipropileno (PP). Os separadores assim modificados com um revestimento de SiO2 de 200 nm de espessura são mais resistentes ao calor e suprimem a formação de dendritos, mantendo a capacidade de armazenamento de energia. Isto sugere que o separador à base de polipropileno (PPS) das baterias de íon-lítio pode ser improvisado para mitigar curtos-circuitos internos e tornar a bateria mais segura e eficiente.
Este desenvolvimento é pertinente e promissor para LIBs em veículos elétricos (EVs) e sistemas de armazenamento de energia. Uma vez comercializados, os LIBs improvisados com melhor segurança e eficiência podem ajudar na adoção de veículos elétricos ecológicos.
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Referências:
- Manthiram, A. Uma reflexão sobre a química do cátodo da bateria de íons de lítio. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0
- Parque J., et al 2024. Separadores ultrafinos em camadas de nanopartículas de SiO2 por uma estratégia de multifuncionalização de superfície para baterias de metal de lítio: Resistência de dendrito de lítio e propriedades térmicas altamente aprimoradas. Materiais de armazenamento de energia. Volume 65, fevereiro de 2024, 103135. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135
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