Uma bateria inovadora de íons de lítio usando minúsculas partículas de silício e um polímero de gel pode levar à criação de veículos elétricos que podem viajar cerca de 1.000 km, ou mais de 600 milhas, com uma única carga, dizem os cientistas.
Os motoristas têm relatado consistentemente que sofrem de ansiedade por autonomia – ou medo sobre quanto tempo a bateria de um carro irá durar – como uma das principais razões que impedem a sua mudança completa para veículos eléctricos.
Para contrariar este receio, equipas de investigação em todo o mundo estão a explorar novos designs de eléctrodos para aumentar a capacidade das baterias dos veículos eléctricos (EV).
Os pesquisadores têm tentado usar o silício como material de eletrodo em baterias de íon-lítio para veículos elétricos devido à sua alta capacidade de armazenamento de carga.
No entanto, isto continua a ser um desafio, uma vez que o silício se expande mais de três vezes durante o carregamento e contrai de volta ao seu tamanho original durante a descarga, prejudicando gravemente a eficiência e a integridade estrutural das baterias.
O problema de expansão de grandes partículas de silício pode tornar-se pronunciado durante a operação da bateria, impondo limitações ao seu uso como material de eletrodo.
A história não contada: por que muitos americanos hesitam em veículos elétricos!
Cientistas sul-coreanos desenvolveram agora um sistema de bateria de íons de lítio de alta densidade de energia de “próxima geração” que usa minúsculas partículas de silício e eletrólitos de polímero de gel.
O eletrólito em gel dentro da bateria é um componente crucial que facilita o movimento de partículas carregadas entre os terminais positivo e negativo – ânodo e cátodo.
Ao contrário dos eletrólitos líquidos normalmente usados, os eletrólitos em gel estão no estado sólido ou em gel com uma estrutura de polímero elástico que possui melhor estabilidade do que seus equivalentes líquidos.
Os pesquisadores fizeram ligações químicas entre o gel e as minúsculas partículas de silício que dispersam o estresse interno causado pela expansão do volume durante a operação da bateria.
“O sistema entrelaçado resultante exibiu propriedades excepcionais, principalmente na mitigação da expansão volumétrica e ao mesmo tempo em fornecer alta condutividade iônica”, escreveram os cientistas.
Embora o novo sistema de eletrólito em gel “econômico” exibisse condutividade semelhante às baterias convencionais que usam eletrólitos líquidos, ele também apresentou uma melhoria de quase 40% na densidade de energia, de acordo com o estudo.
“Usamos um ânodo de microsilício, mas temos uma bateria estável. Esta pesquisa nos aproxima de um sistema real de bateria de íons de lítio com alta densidade de energia”, disse o coautor do estudo, Soojin Park.
As descobertas, segundo os pesquisadores, destacam o potencial deste novo método para aumentar a densidade de energia em futuras baterias.
Eles dizem que a pesquisa pode revolucionar os sistemas de armazenamento de energia e ajudar os veículos elétricos que atualmente percorrem cerca de 700 km com uma única carga a atingir até 1.000 km de autonomia.