A SK se orgulha de ter substituído os nanotubos na pasta da LFP por pó. Acho que essa é a primeira confirmação oficial sobre os nanotubos.

A fabricante sul-coreana de células e baterias Li-ion, a SK On, se orgulhou de ter conseguido produzir cátodos para células LFP nos quais os nanotubos aplicados na pasta foram substituídos por nanotubos em forma de pó. Isso pode não parecer muito impressionante, mas, na verdade, explica bastante os avanços significativos que observamos nos últimos anos no segmento de células de lítio-ferro-fosfato produzidas na China.

A situação das células LFP fica um pouco mais compreensível

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A situação das células LFP fica um pouco mais compreensível

Como funciona o carregamento de uma célula Li-ion

Nanotubos oficialmente confirmados

Como funciona o carregamento de uma célula Li-ion

No início desta década, as células de lítio-ferro-fosfato (LFP) tinham baixa densidade energética e carregavam-se lentamente, sendo que suas principais vantagens em relação às Li-NCM eram uma degradação um pouco mais lenta e um preço mais baixo. A partir de 2024, as células LFP chinesas têm batido recordes em termos de velocidade de carregamento; sua densidade energética alcançou níveis comparáveis aos das Li-NCM, e os preços não só não aumentaram, como até caíram. Um comunicado da SK On, ao qual o portal The Elec teve acesso, explica muito sobre esse assunto.

Fluxo de íons de lítio durante o carregamento. Catodo visível (à esquerda) e ânodo (à direita) (c) US DoE

O processo de carregamento da bateria Li-ion consiste na bombeamento de íons de lítio da cátodo para o ânodo. Os ânodos são compostos principalmente de grafite, cuja estrutura é formada por grandes camadas de átomos de carbono com grande quantidade de espaço entre eles. Não há entrelaçamento. Quando um íon de lítio cai em uma dessas fendas, ele encontra, de ambos os lados, espaços gigantescos que se estendem até o “horizonte” [em sua escala], nos quais pode se fixar exatamente onde o elétron chegar.

No entanto, esses íons de lítio precisam surgir de algum lugar – devem flutuar até lá a partir das cátodos. O problema é que os cátodos são estruturas cristalinas muito mais complexas (na ilustração acima: verdes, à esquerda). Para que os íons de lítio se libertem deles, precisam percorrer caminhos sinuosos. Até agora não ficou claro como os chineses conseguiram fazer com que seus cátodos liberassem íons em uma velocidade tão rápida. Pelo menos oficialmente, pois surgiram suposições relacionadas a nanotubos, a uma camada SEI enriquecida e formada preliminarmente, ou a íons de lítio livres flutuando na eletrólito.

Nanotubos oficialmente confirmados

E agora as informações da SK On, que provavelmente adquiriu as melhores células chinesas durante o desenvolvimento de suas próprias células LFP: “nas cátodos utilizamos nanotubos”. Esses, que antes eram aplicados na forma de pasta (ou seja, com o uso de solvente), agora assumiram a forma de pó. Não há dúvidas de que os coreanos copiaram sua “descoberta” dos chineses, pois estes estão entre os líderes mundiais na produção de células LFP. Em outras palavras: as células LFP chinesas podem ser carregadas com potências tão enormes (=as cátodos liberam rapidamente os íons de lítio) porque as empresas da China aplicaram nanotubos nelas. Eles atuam como autoestradas, tubos pelos quais os íons de lítio podem ser lançados para fora da ânodo sem precisar percorrer toda a estrutura cristalina.

A SK On só ficou pronta para produzir células LFP em 2023

Não está claro se os nanotubos também estão presentes nas ânodos, mas lá outra forma de carbono pode ser mais importante: o grafeno [suposições extensas da redação da Elektrowoz]. Sua rede que envolve os grãos de grafite permite aumentar a densidade de energia por meio da adição de silício (Si/C), pois protege as estruturas contra a destruição causada por íons de lítio. A SK não se vangloria disso, mas sabemos que os fabricantes chineses de células há muito tempo enriquecem os ânodos com silício, que hoje já representa vários por cento do material da eletródo.

Quanto à própria descoberta da SK On: o uso de nanotubos em pó, em vez de pasta, permite eliminar a etapa de aquecimento da eletróda para evaporar o solvente. Aparentemente, os nanotubos podem ser simplesmente misturados com o material catódico, compactados, e seu desempenho é tão bom quanto o das pastas. Isso é importante, pois o aquecimento é um processo consumidor de energia, enquanto, no caso de catodos secos, esse processo torna-se completamente desnecessário.

Nanotubos organizados sob microscópio (c) Meijo Nano Carbon, fonte: BusinessWire

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