baterias de veículos elétricos Eles devem não apenas ser capazes de oferecer alta capacidade para alcançar um autonomia suficiente eles também devem ser capazes carregue o mais rápido possível para evitar tempos de espera excessivos. Para isso, pesquisadores do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia do Japão (JAIST), desenvolvendo um novo material para os ânodos das baterias que permite a carregamento super rápido e uma degradação mínima por milhares de ciclos de carga-descarga.
Os pesquisadores adotaram uma abordagem ecológica para desenvolver o eletrodo. O material utilizado no ânodo, capaz de reter sua capacidade inicial por milhares de ciclos, é um polímero de base biológica. Este material, utilizado no ânodo das baterias dos veículos elétricos, que atualmente podem demorar 40 minutos a carregar totalmente, reduziria os tempos de espera para o carregamento, o que “incentivaria mais práticas de sustentabilidade a nível mundial”, disse o líder da equipa, o professor Noriyoshi Matsumi do JAIST . O comunicado de imprensa acrescenta que, ao atingir tempos de carregamento muito mais curtos, “os consumidores escolherão veículos elétricos em vez de veículos movidos a gasolina, levando a ambientes mais limpos”.
Conforme explica o artigo publicado na revista Comunicações Químicas , A equipe de Matsumi criou o ânodo usando um método simples e eficiente uma vez que é formado por uma base de carbono com um teor de nitrogênio anormalmente alto. Para fazer isso, ele usou um polímero de base biológica chamado poli(benzimidazol) como precursor, calcinando-o a 800 graus Celsius. Isso resultou na preparação de um ânodo de carbono com teor de nitrogênio de 17% em peso, um recorde para esse tipo de componente de bateria, explicam os pesquisadores.
A equipe comparou o desempenho do ânodo criado com esse material com outro semelhante. formado por grafite, que é o material comumente usado em baterias de íon-lítio. Ele desenvolveu meias células e células completas e depois as submeteu a testes de ciclos de carga e descarga. Graças à combinação de seu alto teor de nitrogênio e o espaçamento entre camadas aprimorado, ele permite uma cinética de íons de lítio mais rápida através e entre as camadas. Os resultados dos experimentos foram promissor em termos de criação de dispositivos que permitem carregamento rápido.
Gráfico comparativo do ânodo criado com o novo polímero biológico e o do grafite. Graças à combinação de seu alto teor de nitrogênio e o espaçamento entre camadas aprimorado, ele permite uma cinética de íons de lítio mais rápida através e entre as camadas.
A equipe também fez testes de durabilidade demonstrando que, com o material do ânodo proposto, as baterias eram capazes de retém cerca de 90% de sua capacidade inicial após 3.000 ciclos de carga e descarga em altas potências, o que reduz a degradação em comparação com células baseadas em arquiteturas de grafite.
O próximo passo que os pesquisadores estão considerando é fazer modificações na estrutura do polímero, melhorando o desempenho do material. Isso poderia tornar o ânodo viável não apenas para baterias de veículos elétricos, mas também para uso em dispositivos eletrônicos portáteis, como telefones celulares.