Revolucionando a vida útil da bateria: uma redescoberta da energia de íons de lítio

Pesquisadores chineses baseados na prestigiosa Universidade Fudan de Xangai desencadearam um avanço tecnológico que pode resultar em uma função de bateria de lítio muito melhorada. O principal culpado por trás da diminuição da capacidade de energia em baterias de íons de lítio reside principalmente no crescimento da camada de interfase de eletrólito sólido (SEI) que se forma no ânodo da bateria. Essa camada proibitiva, cada vez mais competitiva para íons de lítio, amplifica a resistência e diminui a longevidade.

Vários fatores, incluindo a degradação de eletrodos, deterioração do eletrólito e outros parâmetros influentes como densidade de corrente, temperatura e convecção do eletrólito, contribuem para a diminuição das reservas de energia das baterias de íons de lítio. Consequentemente, os níveis de bateria com desempenho abaixo do esperado podem se tornar tão abaixo da média que as baterias ficam inutilizáveis.

A técnica de aumento da longevidade do lítio: injeção direta de lítio

Reagindo a essa crise de vida útil da bateria, a equipe de pesquisa desenvolveu um método engenhoso de rejuvenescimento de células usadas. Ao injetar diretamente novo lítio nessas células, a equipe repõe o lítio perdido no ciclo de vida da bateria. Essa abordagem foi detalhada recentemente no periódico científico Nature.

A técnica de reavivamento utiliza Inteligência Artificial (IA) e eletroquímica orgânica para gerar um composto único rico em lítio. Este composto libera seu lítio transportado quando exposto às condições de voltagem corretas dentro de uma bateria. Uma vantagem auxiliar é que este processo produz subprodutos gasosos, permitindo uma ventilação eficaz e abrindo caminho para o lítio que entra.

Explorando sais funcionais: um papel para o aprendizado de máquina

O brilhantismo do aprendizado de máquina desempenhou um papel fundamental na descoberta do potencial dos sais funcionais vitais no processo de revitalização. Notavelmente, o trifluorometanossulfinato de lítio (LiSO2CF3) surgiu como um sal promissor, exibindo atividade eletroquímica ótima, formação potencial de produto e, mais importante, capacidade específica excepcional e solubilidade de eletrólito. O uso de tais sais poderia potencialmente expandir a longevidade da bateria de íons de lítio para um número sem precedentes de 12.000 a 60.000 ciclos.

Testes e Verificação: As Demonstrações se Desdobram

Para testar esses sistemas, várias tentativas de demonstração foram realizadas envolvendo um cátodo de 3,0 V, 1.192 Wh kg−1 desprovido de lítio, um óxido de cromo em uma célula sem ânodo e um cátodo de poliacrilonitrila sulfurado orgânico em uma célula de bolsa de 388 Wh kg−1 com uma vida útil de 440 ciclos. Os resultados foram encorajadores, exibindo melhorias notáveis ​​na densidade de energia, sustentabilidade superior e custos reduzidos em comparação com as baterias tradicionais de íons de lítio.

Além disso, o convencional baterias comerciais LiFePO4 viram suas vidas estendidas por uma proporção notável. Por exemplo, um grafite disponível comercialmente Célula LiFePO4 manteve 96,0% de retenção de capacidade após incríveis 11.818 ciclos quando fornecido com suprimentos externos de lítio contínuos. Esta tecnologia revitalizante pode revolucionar a vida útil da bateria, prometendo uma atualização emocionante para baterias de íons de lítio.