BATERIAS DE LITIO

Energia

Finalmente um avanço nas baterias de lítio?

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/03/2015

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.

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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