Baterias de lítio velhas são ressuscitadas e ganham mais um terço de vida

Redação do Site Inovação Tecnológica - 05/01/2022

A revitalização da bateria depende apenas de um protocolo especial de recarregamento.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory]

Ressuscitando baterias mortas

Pesquisadores da Universidade de Stanford, nos EUA, demonstraram ser possível "ressuscitar baterias de íons de lítio mortas".

Embora as baterias ressuscitadas não ganhem uma nova vida completa, elas podem continuar funcionando por mais 30% da vida útil que tiveram - em outras palavras, uma bateria que duraria 10 anos, pode funcionar por até 13 anos.

Conforme a bateria é recarregada e utilizada, seus íons de lítio carregados positivamente vão e vêm entre os eletrodos. Com o tempo, parte do lítio metálico torna-se inativo eletroquimicamente, formando ilhas isoladas de lítio que não se conectam mais aos eletrodos.

Isso resulta em perda de capacidade e é um problema particularmente sério para a tecnologia de baterias de lítio metálico - ou bateria de lítio sólidas - e para as baterias de íons de lítio de carregamento rápido.

Agora, Fang Liu e seus colegas descobriram um meio para fazer com esse lítio "morto" rasteje como um verme em direção a um dos eletrodos, até se reconectar, revertendo parcialmente o processo indesejado.

Adicionar essa etapa extra diminuiu a degradação da bateria de teste e aumentou sua vida útil em quase 30%.

A técnica consiste na aplicação de um protocolo adicional após a carga da bateria usando tensões e correntes mais altas do que as tradicionalmente usadas para o recarregamento - não é possível fazer isto usando carregadores comuns.

As ilhas de lítio andam como um verme, consumindo material de um lado e depositando do outro.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory]

Protocolo de recarregamento

Para verificar o funcionamento de sua técnica, a equipe fabricou uma célula óptica com um catodo de óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC), um anodo de lítio e uma ilha de lítio isolada no meio. Esta célula experimental permitiu monitorar em tempo real o que acontece dentro de uma bateria em uso.

O que se viu foi que a ilha de lítio isolada não estava "morta", mas respondia às operações da bateria. Ao carregar a célula, a ilha moveu-se lentamente em direção ao catodo; ao descarregar, ela rastejou na direção oposta.

"É como um verme muito lento que avança a cabeça e puxa a cauda para se mover nanômetro a nanômetro," contou o professor Yi Cui. "Neste caso, ele se move dissolvendo-se em uma extremidade e depositando material na outra extremidade. Se pudermos manter o verme de lítio em movimento, ele acabará tocando o anodo e restabelecerá a conexão elétrica."

Os resultados, que a equipe validou com outras baterias de teste e por meio de simulações de computador, também demonstram como o lítio isolado pode ser recuperado em uma bateria real modificando o protocolo de recarregamento.

"Descobrimos que podemos mover o lítio destacado em direção ao anodo durante a descarga, e esses movimentos são mais rápidos sob correntes mais altas," disse Liu. "Portanto, adicionamos uma etapa de descarga rápida e de alta corrente logo após a carga da bateria, que moveu o lítio isolado longe o suficiente para reconectá-lo ao anodo. Isso reativa o lítio para que ele possa participar da vida útil da bateria."

"Nossas descobertas também têm amplas implicações para o projeto e desenvolvimento de baterias de lítio metálico mais robustas," concluiu a pesquisadora.

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