Um novo cátodo LMR que minimiza a queda de tensão em Li

Recurso de 7 de agosto de 2023

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por Ingrid Fadelli, Tech Xplore

As baterias de íons de lítio (LiBs), baterias recarregáveis ​​que armazenam energia aproveitando a redução reversível de íons de lítio, continuam entre as tecnologias de baterias mais utilizadas em todo o mundo. Essas baterias alimentam uma ampla gama de dispositivos, desde smartphones, fones de ouvido e PCs até aparelhos inteligentes e veículos elétricos.

Uma equipe de pesquisadores da City University of Hong Kong, da Northwestern University e de outros institutos dos Estados Unidos tem tentado traçar estratégias e soluções que possam melhorar o desempenho dos LiBs, prolongando sua vida útil e aumentando sua capacidade energética. Num artigo recente publicado na Nature Energy, a equipa introduziu um novo cátodo que poderia aumentar a capacidade dos LiBs, abordando uma limitação bem documentada dos cátodos existentes.

“Imagine um mundo onde a bateria do seu telefone dure muito mais e os carros elétricos possam ir mais longe com uma única carga”, disse o professor Qi Liu, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao TechXplore. "Esse é o sonho pelo qual estamos trabalhando. Melhorando os LiBs, as fontes de energia dos modernos dispositivos elétricos e veículos elétricos. Nosso estudo recente se concentra em um tipo específico de material chamado cátodos em camadas ricos em lítio e manganês (LMR), que têm o potencial para armazenar muito mais energia do que os atuais cátodos comerciais."

Sabe-se que os cátodos em camadas LMR são suscetíveis a um fenômeno conhecido como “decadência de tensão”, que acarreta uma rápida deterioração dos cátodos e uma perda de tensão na bateria. Esta questão crucial e extensivamente investigada limita significativamente o desempenho dos LiBs, limitando seu potencial geral como solução de bateria.

“Fomos inspirados pelos desafios enfrentados por pesquisadores de todo o mundo que tentavam resolver esse problema de queda de tensão”, explicou o Prof. "Algumas mentes brilhantes já haviam proposto ideias, como revestir o material catódico ou introduzir novos elementos para estabilizar a estrutura. Mas mesmo com esses esforços, o problema permaneceu sem solução."

Nos últimos tempos, tem havido um aumento de interesse numa classe de materiais LMR caracterizados por uma estrutura única empilhada em O2. Notavelmente, estes materiais apresentam menor decaimento de tensão em comparação com LMRs convencionais do tipo O3. O distinto empilhamento de O2 também oferece uma oportunidade de ajustar com precisão a estrutura local da rede em favo de mel inerentemente instável.

Inspirando-se nessas descobertas, o Prof. Liu e seus colegas tentaram construir novos cátodos LMR baseados no tipo O2. O objetivo principal dos pesquisadores era estabilizar a estrutura característica em forma de favo de mel dos materiais LMR.