Novo estudo encontra maneiras de suprimir a placa de lítio

Universidade Queen Mary de Londres

imagem: A distribuição da concentração de lítio é indicada por cores durante o processo de carregamento de um eletrodo negativo de grafiteVeja mais

Crédito: Xuekun Lu et al/Nature Communications

Xuekun Lu, da Universidade Queen Mary de Londres, em colaboração com uma equipe internacional de pesquisadores do Reino Unido e dos EUA, encontrou uma maneira de evitar o revestimento de lítio em baterias de veículos elétricos, o que poderia levar a tempos de carregamento mais rápidos. O artigo foi publicado na revista Nature Communications.

O revestimento de lítio é um fenômeno que pode ocorrer em baterias de íons de lítio durante o carregamento rápido. Ocorre quando os íons de lítio se acumulam na superfície do eletrodo negativo da bateria, em vez de se intercalarem nele, formando uma camada de lítio metálico que continua crescendo. Isso pode danificar a bateria, reduzir sua vida útil e causar curtos-circuitos que podem causar incêndio e explosão.

Xuekun Lu explica que o revestimento de lítio pode ser significativamente mitigado otimizando a microestrutura do eletrodo negativo de grafite. O eletrodo negativo de grafite é composto de pequenas partículas distribuídas aleatoriamente, e o ajuste fino da morfologia das partículas e do eletrodo para uma atividade de reação homogênea e redução da saturação local de lítio é a chave para suprimir o revestimento de lítio e melhorar o desempenho da bateria.

"Nossa pesquisa revelou que os mecanismos de litiação das partículas de grafite variam sob condições distintas, dependendo da morfologia, tamanho, forma e orientação de sua superfície. Isso afeta amplamente a distribuição do lítio e a propensão ao revestimento de lítio", disse o Dr. “Auxiliados por um modelo de bateria 3D pioneiro, podemos capturar quando e onde o revestimento de lítio é iniciado e com que rapidez ele cresce. Este é um avanço significativo que poderá ter um grande impacto no futuro dos veículos elétricos.”

O estudo fornece novos insights sobre o desenvolvimento de protocolos avançados de carregamento rápido, melhorando a compreensão dos processos físicos de redistribuição do lítio nas partículas de grafite durante o carregamento rápido. Esse conhecimento pode levar a um processo de carregamento eficiente, ao mesmo tempo que minimiza o risco de revestimento de lítio.

Além de tempos de carregamento mais rápidos, o estudo também descobriu que o refinamento da microestrutura do eletrodo de grafite pode melhorar a densidade de energia da bateria. Isso significa que os carros elétricos poderiam viajar mais longe com uma única carga.

Essas descobertas são um grande avanço no desenvolvimento de baterias para veículos elétricos. Poderiam levar a carros elétricos com carregamento mais rápido, mais duradouros e mais seguros, o que os tornaria uma opção mais atraente para os consumidores.

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