Pesquisadores do Instituto Alemão de Tecnologia Karlsruhe (KIT) publicou um artigo na Nature Communications que explicava o mecanismo de degradação do cátodo em baterias de íon-lítio de alta energia. A pesquisa foi realizada no âmbito do desenvolvimento de baterias com maior capacidade e eficiência. Sem uma compreensão precisa dos processos de degradação catódica, é impossível aumentar com sucesso a capacidade das baterias com a mais alta eficiência, necessária para o desenvolvimento de veículos elétricos. Os cientistas estão confiantes de que o conhecimento adquirido permitirá aumentar a capacidade das baterias de íon-lítio em 30%.
Baterias de alto desempenho para aplicações automotivas e outras requerem uma estrutura catódica diferente. Nas modernas baterias de íon-lítio, o cátodo é uma estrutura multicamadas de óxidos com proporções variadas de níquel, manganês e cobalto. Baterias de alta energia requerem cátodos enriquecidos com manganês com excesso de lítio, o que aumenta a capacidade de armazenar energia por unidade de volume/massa de material catódico. Mas esses materiais estavam sujeitos a rápida degradação.
Durante a operação normal, quando o cátodo fica enriquecido ou perde íons de lítio, o material do cátodo de alta energia é destruído. Após um certo tempo, o óxido em camadas se transforma em uma estrutura cristalina com propriedades eletroquímicas extremamente desfavoráveis. Isso ocorre já nos estágios iniciais de operação da bateria, o que leva a uma rápida diminuição nos valores médios de carga e descarga.
Em uma série de experimentos, cientistas alemães descobriram que a degradação não ocorre diretamente, mas indiretamente através da formação de reações difíceis de determinar com a formação de sais sólidos contendo lítio. Além disso, o oxigênio parece desempenhar um papel importante nas reações. Os pesquisadores também conseguiram tirar novas conclusões sobre processos químicos em baterias de íon-lítio que podem não levar à degradação do cátodo. Com os resultados obtidos, os cientistas esperam minimizar a degradação do cátodo e eventualmente desenvolver um novo tipo de bateria com maior capacidade.
Fonte: 3dnews.ru