Baterias de lítio têm eficácia ampliada em 70% graças a fósforo e enxofre

A mistura adicionada ao ânodo das células de energia impede a formação de dendritos causadores de curto-circuitos

Pesquisadores da Universidade Rice, nos Estados Unidos, descobriram como aumentar a eficiência e a durabilidade das baterias de íons de lítio. Eles adicionaram um pó de fósforo e enxofre sobre a superfície do ânodo (polo negativo) e os resultados foram animadores.

Segundo os cientistas, esse pó adere ao ânodo, formando um tipo de revestimento fino que evita o aparecimento de dendritos — acúmulo de cristal de lítio que normalmente começa no ânodo e pode se espalhar por toda a bateria, causando curto-circuitos.

"Ao usarmos o pó de fósforo e enxofre na camada superior da folha metálica de lítio, percebemos que sua energia de superfície pode ser ajustada sem a necessidade de solventes tóxicos ou outros produtos prejudiciais à saúde", explica o estudante de pós-graduação Weiyin Chen, autor principal do estudo.

Mais eficiência
Durante os testes realizados em laboratório, os ânodos foram modificados e emparelhados com cátodos de óxido de fosfato de ferro e lítio. Com essa configuração, as células conseguiram reter 70% mais energia do que as baterias convencionais após 340 ciclos de carga e descarga.

Foto: Tyler Lastovich/Unsplash / Canaltech
Outra vantagem, é que os polos negativos pincelados com pó de fósforo e enxofre bloqueiam a polarização ultrabaixa — processo de deterioração prejudicial para baterias de íons de lítio — por mais de quatro mil horas, oito vezes a mais do que os ânodos de lítio que não passaram por qualquer tipo de tratamento.

"A adição desse pó aos ânodos das baterias também consegue ajustar efetivamente a energia de superfície dos eletrodos, proporcionando um comportamento mais uniforme em todo o material", acrescenta o professor de engenharia química Rodrigo Salvatierra, coautor do estudo.

Mais segurança
Segundo os cientistas, essa abordagem cria uma camada de passivação artificial que melhora a estabilidade das baterias ao longo dos ciclos de carga e descarga. A utilização do pó de fósforo e enxofre nos ânodos consegue estabilizar o metal, aumentando a segurança durante o carregamento das células.
Além disso, a presença do pó torna a superfície do ânodo altamente resistente à água, permitindo sua utilização em ambientes mais úmidos e sem o risco real de vazamentos de metal de lítio o que, a longo prazo, pode causar sobrecarga e curto-circuitos internos.

"As baterias de metal de lítio excedem em muito a capacidade das células de íons de lítio tradicionais, mas o metal de lítio é um material difícil de recarregar rapidamente. Com a adição do pó de fósforo e enxofre ao ânodo, conseguimos reduzir esse tempo sem prejudicar a vida útil da bateria", encerra Weiyin Chen.