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Pesquisadores brasileiros descobriram uma forma de melhorar o desempenho das baterias de lítio-oxigênio. Em sua composição as baterias prometem não usar materiais nobres de alto custo
Pesquisadores brasileiros estão avançando na criação dos catalisadores necessários para que as baterias de lítio-oxigênio sejam otimizadas. As baterias ganham destaque pela sua capacidade de armazenar mais energia do que as convencionais, mas ainda é necessário aprimorar sua ciclabilidade e a quantidade de recargas que o componente permite, definindo sua vida útil. De acordo com o professor da Unicamp e do CINE, Gustavo Doubek, o trabalho colabora para a construção de uma bateria de lítio-oxigênio com melhor eficiência de ciclos, sem precisar de materiais nobres ou de alto custo.
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O funcionamento das baterias de lítio-oxigênio, que está sendo desenvolvida por pesquisadores brasileiros, é baseada na reação de íons de lítio com o oxigênio do ar. Quando a eletricidade da bateria é usada, a reação gera um peróxido de lítio, entre outros compostos.
Quando está sendo recarregada, os produtos formados se decompõem, aprontando a bateria para um uso novo. O ciclo de carga-descarga é repetido, e para que a bateria de lítio-oxigênio obtenha um bom desempenho, mesmo após muitos ciclos, é preciso que todo peróxido de lítio gerado se decomponha de forma rápida.
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Por isso, vários pesquisadores do mundo todo tem trabalhado para criar catalisadores que tenham capacidade de promover a decomposição do peróxido de lítio, e ao mesmo tempo, tenha um baixo custo, boa durabilidade e bom desempenho sem utilizar materiais nobres.
Pesquisadores brasileiros estão confiantes sobre o avanço e sucesso da bateria de lítio-oxigênio
Óxidos metálicos da família dos espinélios, baseados em manganês, alumínio, cobalto estão entre os materiais mais promissores para as baterias de lítio-oxigênio. Tais catalisadores podem ser gerados através de um método simples com apenas duas etapas: Inicialmente, a precipitação de uma solução gera os óxidos de manganês, alumínio e cobalto, principalmente da família das hidrocalcitas, que são materiais lamelares.
Na segunda etapa, para produzir os espinélios é necessário um tratamento térmico a 900°C. Esse método já havia sido utilizado por outros pesquisadores brasileiros para gerar catalisadores utilizados para decompor lítio-oxigênio para ser utilizado na micropropulsão de satélites.
Foi nesta etapa que os pesquisadores do CINE entraram em ação, buscando otimizar a ciclabilidade das baterias que não utilizam materiais nobres. Para isso, eles se uniram à equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), que já atuavam na aplicação dos catalisadores.
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A equipe iniciou analisando de forma detalhada o método para obter os espinélios, buscando parâmetros que impactassem no desempenho final dos materiais como catalisadores da decomposição de peróxidos.
Os pesquisadores alteraram várias condições da síntese e analisaram as características de cada um dos materiais encontrados, principalmente sua resistência mecânica e atividade catalítica. Os materiais com as melhores características foram testados como catalisadores em uma bateria de lítio-oxigênio, que não utiliza materiais nobres.
Para isso, a equipe desenvolveu um cátodo, que são partículas de até 200 nanômetros capaz de decompor quase todo o peróxido de lítio, melhorando significativamente o desempenho das baterias, e por surpresa de todos, também melhorou a descarga.
