Novas baterias de íon de lítio operam em temperaturas de 80 graus Celsius negativos

A pesquisa de cientistas chineses levou a um potencial avanço no campo das baterias, especialmente para aplicações em condições de frio extremo. Sua descoberta resolve um problema de longa data com as baterias de íons de lítio: seu desempenho significativamente reduzido em baixas temperaturas.

O problema das baterias de íons de lítio no tempo frio

Embora as baterias de íons de lítio dominem muitas das tecnologias atuais, de veículos elétricos a armazenamento de energia, seu desempenho em baixas temperaturas é limitado. À medida que a temperatura diminui, a capacidade de carga e a taxa de carga dessas estruturas são significativamente reduzidas devido ao aumento da viscosidade e mobilidade reduzida dos íons de lítio no eletrólito.

Este problema tem sérias implicações não só para a eletrificação da aviação, onde temperaturas extremas são comuns em grandes altitudes, mas também para outras aplicações que exigem confiabilidade em condições frias. Isso inclui veículos elétricos operando em climas do norte e armazenamento de energia renovável em regiões frias.

Solução: Novo Eletrólito

Como parte deste estudo, cientistas da Universidade de Zhejiang descobriram que o cerne do problema está na natureza dos eletrólitos usados em baterias de íons de lítio. Ao examinar diferentes solventes, eles descobriram que alguns pequenos solventes podem formar canais de transporte eficientes para íons de lítio, tornando-os mais fáceis de se mover mesmo em temperaturas muito baixas.

Dentre os solventes testados, a fluoroacetonitrila (FAN) mostrou-se particularmente promissora. Não só fornece condutividade iônica excepcional à temperatura ambiente, mas também mantém essa eficiência em uma ampla faixa de temperatura, de -80 a 60 °C. Além disso, o FAN executou várias ordens de magnitude melhor do que outras alternativas a -70 °C e manteve essa eficiência por 3.000 ciclos a 6 °C.

Efeitos e potencial deste eletrólito

O inovador eletrólito FAN oferece várias vantagens importantes. Para começar, proporciona recarga rápida, atingindo 80% da capacidade em apenas dez minutos, o que é crucial para muitas aplicações práticas, desde a indústria automotiva até a indústria aeronáutica. Em segundo lugar, o método pelo qual o FAN envolve íons de lítio em duas conchas permite maior mobilidade de íons, uma inovação que pode mudar a maneira como as baterias funcionam em condições frias.

O estudo também sugere que essa abordagem poderia ser estendida a outros tipos de eletrólitos para baterias de íons metálicos, abrindo caminho para melhorias em várias aplicações além do íon de lítio, incluindo baterias para armazenamento de energia renovável. Esta é uma conquista significativa para as regiões frias, onde o armazenamento de energia é crucial para compensar as flutuações na produção de energia, especialmente no inverno.

Embora a tecnologia ainda esteja longe da produção em massa e necessite de mais pesquisas para confirmar sua viabilidade em larga escala, essa descoberta abre novas e empolgantes perspectivas para o futuro da eletrificação em condições extremas.

Os detalhes do estudo foram publicados na revista Nature.