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A Revista Inovação Tecnológica de 24/03/2015 traz a
informações destes avanços com o título "
Finalmente um avanço nas baterias de lítio?" Mostra mais um passo nesta tecnologia.
O novo material é mostrado com (esquerda) e sem o lítio (direita).[Imagem: HIU]
Densidade de energia
Pesquisadores alemães descobriram uma forma de
acondicionar uma quantidade inédita de íons de lítio
em um material hospedeiro.
Esse material, a ser usado no polo negativo da
bateria (catodo), permite aumentar enormemente a
capacidade de armazenamento das baterias de íons
de lítio, a melhor tecnologia de armazenamento de
eletricidade disponível atualmente, mas que está
virtualmente estagnada há vários anos.
Hoje, os íons de lítio ficam em pequenas cavidades,
chamadas interstícios, de uma estrutura hospedeira,
normalmente feita de óxidos metálicos. Funciona
bem, mas não é possível aumentar a densidade de
armazenamento porque não dá para colocar mais do
que um íon de lítio por unidade da fórmula.
O novo princípio de armazenamento e o material que
o viabiliza - cuja fórmula é Li2VO2F - permitem guardar até 1,8 íon de lítio por unidade da fórmula.
Isto permite alcançar 420 mAh/g (miliamperes-hora
por grama de material) a uma tensão de 2,5 V.
Como resultado, a bateria pode alcançar uma
densidade de energia por volume de até 4.600 Wh/L
(Watts-hora por litro), em comparação com os cerca
de 650 Wh/L das baterias atuais.
Rede atômica
Um aumento de densidade de energia nesta
magnitude foi possível porque o material não
armazena o lítio nos interstícios, mas diretamente na
rede atômica do material, que tem uma estrutura
cúbica muito densa.
Apesar de acondicionados na rede atômica, os íons
de lítio mantêm uma alta mobilidade, essencial para
o carregamento e uso de uma bateria recarregável.
O mecanismo envolve sobretudo os átomos de
vanádio, que capturam até duas cargas - ou as
liberam - sem afetar a estrutura como um todo, que
apenas se reduz em volume em cerca de 3%
quando toda a energia da bateria é drenada.
"O princípio de armazenamento parece ser
transferível para outras composições. Usando
compostos de estrutura similar, nós já medimos
densidades de energia ainda maiores do que as
obtidas no sistema baseado em vanádio," disse o
professor Maximilian Fichtner, do Instituto de
Tecnologia de Karlsruhe.
Bibliografia:
Disordered Lithium-Rich Oxyfluoride as a Stable Host for Enhanced Li+ Intercalation Storage
R. Chen, S. Ren, M. Knapp, D. Wang, R. Witter, M. Fichtner, H. Hahn
Advanced Energy Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/aenm.201401814
Disordered Lithium-Rich Oxyfluoride as a Stable Host for Enhanced Li+ Intercalation Storage
R. Chen, S. Ren, M. Knapp, D. Wang, R. Witter, M. Fichtner, H. Hahn
Advanced Energy Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/aenm.201401814
A dois anos atrás a mesma revista na edição
de 20/02/2013 falava de uma estagnação nesta pesquisa.
O Título naquela época era ;
Lítio-silício: finalmente uma bateria melhor?
Baterias de lítio-silício
As baterias de íons de lítio são muito boas, mas
virtualmente pararam no tempo em termos
tecnológicos.
As tentativas para levá-las acima do seu limite
deram resultados explosivos - literalmente.
A maior esperança para um salto tecnológico no
armazenamento de energia a curto prazo está na
associação do lítio com o silício.
O silício, mais conhecido pelo seu uso nos chips e
nas células solares, consegue acomodar 10 vezes
mais íons de lítio do que o carbono, atualmente
usado no anodo das baterias de lítio.
Isso em termos teóricos.
Na prática, a equipe da Dra Sibani Biswal
(Universidade de Rice-EUA) obteve, no final de
2012, os melhores resultados reportados até agora.
Os pesquisadores passaram a trabalhar com nanopartículas de silício já disponíveis comercialmente, criando um material com a mesma porosidade que os nanofios. [Imagem: Mingyuan Ge/Chongwu Zhou]
Nanopartículas porosas
Resultados que acabam de ser superados pelo
trabalho de Jiepeng Rong e seus colegas da
Universidade Sul da Califórnia, nos Estados Unidos.
A equipe já havia conseguido um grande avanço
usando nanofios de silício, mas os nanofios são
frágeis e, embora funcionem bem em condições de
laboratório, ainda não existem técnicas robustas
para fabricá-los em escala industrial.
Por isso os pesquisadores passaram a trabalhar com
nanopartículas de silício já disponíveis
comercialmente, criando um material com a mesma
porosidade que os nanofios - os poros são
essenciais para que os íons de lítio fluam para fora e
para dentro do anodo.
Enquanto o melhor resultado anterior (da
Universidade de Rice) havia alcançado uma
capacidade de 1.000 miliamperes-hora por grama
(mAh/g) de material, o novo protótipo alcançou
nada menos do que 1.500 mAh/g depois de 100
ciclos, com um decaimento de menos de 0,05% por
ciclo.
Ciclos de carga
Enquanto a bateria original, usando nanofios,
suportou 2.000 ciclos, o protótipo com
nanopartículas durou apenas 200 ciclos, abaixo dos
500 estipulados pela equipe para que a tecnologia
atinja a viabilidade comercial.
Contudo, com base nos resultados anteriores, e nos
trabalhos de outras equipes, os pesquisadores
avaliam que a tecnologia das baterias de lítio-
silício deverá estar no mercado nos próximos dois a
três anos.
Bibliografia:
Coaxial Si/anodic titanium oxide/Si nanotube arrays for lithium-ion battery anodes
Jiepeng Rong, Xin Fang, Mingyuan Ge, Haitian Chen, Jing Xu, Chongwu Zhou
Nano Research
Vol.: Published online
DOI: 10.1007/s12274-013-0294-x
Coaxial Si/anodic titanium oxide/Si nanotube arrays for lithium-ion battery anodes
Jiepeng Rong, Xin Fang, Mingyuan Ge, Haitian Chen, Jing Xu, Chongwu Zhou
Nano Research
Vol.: Published online
DOI: 10.1007/s12274-013-0294-x
Artigo anterior publicado aqui.
A procura de estabilidade para as baterias Íon-Lítio...
Fontes :
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=finalmente-avanco-baterias-litio&id=010115150324&ebol=sim#.VRLanfzF8l8
J.A.
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