Pesquisadores: Baterias perdem lítio para o coletor de corrente

Foto: Ruhr-Universität Bochum | Tong Li

De acordo com a Ruhr-Universität Bochum, observações científicas confirmam a hipótese de que íons de lítio são perdidos nas baterias de lítio no coletor de corrente feito de cobre. Isso pode limitar seu desempenho e vida útil.

Cada perda de lítio resulta em redução da capacidade das baterias de lítio e encurta sua vida útil. Após pesquisas recentes indicarem que o lítio é perdido durante o processo de carregamento, pesquisadores da Ruhr-Universität Bochum, liderados por Tong Li, do Helmholtz Instituts Ulm e do Karlsruhe Institut für Technologie, liderado por Dominic Bresser, analisaram com precisão essa hipótese.

Através da tomografia por espécie atômica, os cientistas conseguiram comprovar que os íons de lítio realmente se ligam ao coletor de corrente de cobre. Essa perda aumenta com o número de ciclos de carregamento, mesmo em tipos de baterias altamente modernos. “Compreender esses processos é de grande importância para as baterias sem ânodo do futuro”, diz Tong Li.

O coletor de corrente de cobre é uma fina folha de cobre que serve como camada de suporte para a ânodo da bateria e coleta elétrons para direcioná-los ao polo negativo. Nas baterias de lítio metálico, o lítio pode se difundir para dentro do coletor de corrente de cobre durante os ciclos de carregamento e descarregamento. “Mas até agora não estava claro onde exatamente os íons de lítio se acumulam”, explica Li. “É difícil detectar o lítio no cobre, pois faltam métodos analíticos capazes de rastrear o lítio altamente ativo e leve.”

A equipe de pesquisa utilizou a tomografia por espécie atômica, que permite criar mapas tridimensionais precisos de qualquer elemento com resolução na ordem dos subnanômetros. Foi constatado que o lítio já é retido nas fronteiras entre grãos e nas superfícies de contato da folha de cobre após apenas um ciclo de carga/descarga. Após três ciclos, a superfície da folha de cobre torna-se nanocristalina e se oxida. Os defeitos resultantes continuam a reter lítio e oxigênio abaixo da superfície, o que leva à decomposição do coletor de corrente de cobre.

“Todas essas informações são importantes para entender como o coletor de corrente afeta o desempenho das baterias de lítio do futuro”, diz Li. Isso porque as baterias de metal-lítio (LMBs) e, mais recentemente, as LMBs “Zero-Excess” ou sem ânodo são consideradas os próximos passos significativos no caminho para densidades energéticas ainda maiores. Elas devem superar em muito a tecnologia de íons de lítio atualmente dominante. “Nas LMBs Zero-Excess, presume-se geralmente que o lítio não difunde para o coletor de corrente de cobre nem interage com ele”, explica Li. “Nas discussões sobre a perda de desempenho das LMBs, a perda de lítio para o coletor de cobre foi até agora amplamente negligenciada.”

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Sobre o autor

Thomas Langenbucher é especialista em mobilidade elétrica, com experiência profissional na indústria automobilística e no setor financeiro. Desde 2011, ele escreve para o ecomento.de sobre carros elétricos, tecnologias sustentáveis e soluções de mobilidade. Saiba mais.

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