Pesquisadores da Universidade de Ningbo, na China, e da Universidade de Porto Rico-Rio Piedras Campus, nos EUA, desenvolveram um eletrólito de concentração ultrabaixa que pode ser adequado para aplicações práticas em baterias de íons de lítio.
Os sais de lítio tornam as baterias poderosas, mas mais caras. Um eletrólito de concentração ultrabaixa baseado no sal de lítio LiDFOB tem o potencial de fornecer uma alternativa mais econômica e sustentável.
As células que usam esses eletrólitos e eletrodos convencionais demonstraram ter alto desempenho.
Além disso, o eletrólito poderia facilitar tanto a produção quanto a reciclagem das baterias.
O trabalho foi relatado na revista Angewandte Chemie .
A maioria das baterias de íon de lítio possui eletrólitos líquidos
As baterias de íons de lítio têm muitos usos diários, sendo usadas para alimentar smartphones, veículos elétricos e para armazenamento de energia.
As baterias de íon-lítio consistem em cátodos de óxido de lítio-cobalto, ânodos de grafite e eletrólitos líquidos que fornecem íons móveis para as reações desacopladas de cátodo e ânodo.
Os eletrólitos determinam as propriedades da camada interfásica que se forma nos eletrodos, afetando o desempenho do ciclo da bateria.
Por que foram desenvolvidos eletrólitos de concentração ultrabaixa?
Os eletrólitos comerciais baseiam-se principalmente em um sistema formulado há 30 anos – 1,0 a 1,2 mol/L de hexafluorofosfato de lítio (LiPF 6 ) em ésteres de ácido carboxílico (‘solvente de carbonato’).
Nos últimos dez anos, os cientistas desenvolveram eletrólitos de alta concentração que aumentam o desempenho da bateria, favorecendo a formação de camadas interfásicas robustas dominadas por inorgânicos.
No entanto, estes tipos de eletrólitos têm desvantagens: alta viscosidade, baixa capacidade de umedecimento e condutividade inferior.
Eles também requerem uma grande quantidade de sais de lítio, o que os torna muito caros.
Para reduzir custos, a equipe estudou eletrólitos de concentração ultrabaixa.
No entanto, esses eletrólitos têm uma camada interfásica dominada por orgânicos e menos estável, pois a célula da bateria decompõe mais solvente do que os poucos ânions salinos.
A equipe criou um eletrólito que pode ser usado em baterias de íon-lítio
O eletrólito de concentração ultrabaixa desenvolvido pela equipe, LiDFOB/EC-DMC, tem potencial para ser usado em baterias de íon-lítio.
LiDFOB é um aditivo comum e significativamente mais barato que o LiPF 6 . EC-DMC é um solvente comercial de carbonato.
O novo eletrólito tem um baixo teor de sal potencialmente recorde de 2% em peso. No entanto, possui uma condutividade iônica suficientemente alta para operar uma bateria.
Além disso, as propriedades dos ânions DFOB¯ permitem a formação de uma camada interfásica robusta, dominada por inorgânicos, em eletrodos de LCO e grafite. Isto resulta em excelente estabilidade de ciclagem em células meias e cheias.
Benefícios do novo eletrólito
Enquanto o LiPF 6 em uso atual se decompõe na presença de umidade, liberando gás fluoreto de hidrogênio (HF) altamente tóxico e corrosivo, o LiDFOB é estável à água e ao ar.
Baterias de íons de lítio com esse eletrólito de concentração ultrabaixa podem ser fabricadas em condições ambientais – um recurso adicional de economia de custos.
A reciclagem também seria facilitada, levando a uma maior sustentabilidade.
Fonte: Innovation News Network
Disponível em: https://www.innovationnewsnetwork.com/ultralow-concentration-electrolyte-developed-lithium-ion-batteries/46660/
