{"id":32843,"date":"2021-05-25T07:30:34","date_gmt":"2021-05-25T10:30:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.funverde.org.br\/blog\/?p=32843"},"modified":"2021-05-19T15:36:17","modified_gmt":"2021-05-19T18:36:17","slug":"bateria-de-litio-de-estado-solido-estavel-e-de-longa-duracao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.funverde.org.br\/blog\/bateria-de-litio-de-estado-solido-estavel-e-de-longa-duracao\/","title":{"rendered":"Bateria de l\u00edtio de estado s\u00f3lido est\u00e1vel e de longa dura\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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Por <\/span>Leah Burrows<\/a> – Escola de Engenharia e Ci\u00eancias Aplicadas de Harvard John A. Paulson<\/a> – 12 de maio de 2021 – <\/span>Pesquisadores demonstram uma solu\u00e7\u00e3o para um problema de 40 anos<\/em><\/span><\/h1>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
O primeiro eletr\u00f3lito (verde) \u00e9 mais est\u00e1vel com o l\u00edtio, mas sujeito \u00e0 penetra\u00e7\u00e3o de dendritos.<\/div>\n
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O segundo eletr\u00f3lito, (marrom) \u00e9 menos est\u00e1vel com o l\u00edtio, mas parece imune aos dendritos.<\/div>\n
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Neste projeto, os dendritos podem crescer atrav\u00e9s do grafite e do primeiro eletr\u00f3lito, mas s\u00e3o interrompidos quando alcan\u00e7am o segundo. (Imagem cortesia de Second Bay Studios \/ Harvard SEAS)<\/div>\n
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Baterias de longa dura\u00e7\u00e3o e carregamento r\u00e1pido s\u00e3o essenciais para a expans\u00e3o do mercado de ve\u00edculos el\u00e9tricos, mas as baterias de \u00edon de l\u00edtio de hoje ficam aqu\u00e9m do que \u00e9 necess\u00e1rio – s\u00e3o muito pesadas, muito caras e demoram muito para carregar.<\/div>\n
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Por d\u00e9cadas, os pesquisadores tentaram aproveitar o potencial das baterias de metal de l\u00edtio de estado s\u00f3lido, que ret\u00eam substancialmente mais energia no mesmo volume e carregam em uma fra\u00e7\u00e3o do tempo em compara\u00e7\u00e3o com as baterias de \u00edon de l\u00edtio tradicionais.<\/p>\n

\"Xin<\/p>\n

Foto Xin Li<\/a>\u00a0, Professor Associado de Ci\u00eancia de Materiais na\u00a0Escola de Engenharia e Ci\u00eancias Aplicadas de Harvard John A. Paulson<\/a><\/em><\/span><\/p>\n

\u201cUma bateria de metal de l\u00edtio \u00e9 considerada o Santo Graal para a qu\u00edmica de baterias por causa de sua alta capacidade e densidade de energia\u201d, disse\u00a0Xin Li<\/a>\u00a0, Professor Associado de Ci\u00eancia de Materiais na\u00a0Escola de Engenharia e Ci\u00eancias Aplicadas de Harvard John A. Paulson<\/a>\u00a0(SEAS).\u00a0\u201cMas a estabilidade dessas baterias sempre foi ruim.\u201d<\/p>\n

Agora, Li e sua equipe projetaram uma bateria de estado s\u00f3lido de metal de l\u00edtio est\u00e1vel que pode ser carregada e descarregada pelo menos 10.000 vezes – muito mais ciclos do que foi demonstrado anteriormente – em uma alta densidade de corrente.<\/p>\n

Os pesquisadores emparelharam o novo design com um material cat\u00f3dico de alta densidade de energia comercial.<\/p>\n

Essa tecnologia de bateria poderia aumentar a vida \u00fatil dos ve\u00edculos el\u00e9tricos para a dos carros a gasolina – 10 a 15 anos – sem a necessidade de substituir a bateria.<\/p>\n

Com sua alta densidade de corrente, a bateria pode abrir caminho para ve\u00edculos el\u00e9tricos que podem ser totalmente carregados em 10 a 20 minutos.<\/p>\n

A pesquisa foi publicada na\u00a0Nature<\/a>\u00a0.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Nossa pesquisa mostra que a bateria de estado s\u00f3lido pode ser fundamentalmente diferente da bateria de \u00edon-l\u00edtio com eletr\u00f3lito l\u00edquido comercial.<\/p>\n

Ao estudar sua termodin\u00e2mica fundamental, podemos desbloquear um desempenho superior e aproveitar suas oportunidades abundantes.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\u201c<\/strong>Nossa pesquisa mostra que a bateria de estado s\u00f3lido pode ser fundamentalmente diferente da bateria de \u00edon-l\u00edtio com eletr\u00f3lito l\u00edquido comercial\u201d, disse Li. \u201cAo estudar sua termodin\u00e2mica fundamental, podemos desbloquear um desempenho superior e aproveitar melhor suas vantagens.\u201d<\/div>\n
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O grande desafio com as baterias de metal de l\u00edtio sempre foi a qu\u00edmica.<\/p>\n

As baterias de l\u00edtio movem \u00edons de l\u00edtio do c\u00e1todo para o \u00e2nodo durante o carregamento.<\/p>\n

Quando o \u00e2nodo \u00e9 feito de metal de l\u00edtio, estruturas semelhantes a agulhas chamadas dendritos se formam na superf\u00edcie.<\/p>\n

Essas estruturas crescem como ra\u00edzes no eletr\u00f3lito e perfuram a barreira que separa o \u00e2nodo e o c\u00e1todo, causando um curto-circuito ou at\u00e9 mesmo um inc\u00eandio na bateria.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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\"imagem<\/p>\n

Uma bateria BLT. Primeiro vem o p\u00e3o – o \u00e2nodo de metal de l\u00edtio – seguido pela alface – uma camada de grafite. Em seguida, uma camada de tomate – o primeiro eletr\u00f3lito – e uma camada de bacon – o segundo eletr\u00f3lito. Termine com outra camada de tomate e o \u00faltimo peda\u00e7o de p\u00e3o – o c\u00e1todo.<\/em><\/span><\/p>\n

Para superar esse desafio, Li e sua equipe projetaram uma bateria multicamadas que ensanduicha diferentes materiais de estabilidades diferentes entre o \u00e2nodo e o c\u00e1todo.<\/p>\n

Esta bateria multimaterial, multicamadas, impede a penetra\u00e7\u00e3o de dendritos de l\u00edtio, n\u00e3o os parando completamente, mas sim controlando-os e fazendo a conten\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

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Pense na bateria como um sandu\u00edche BLT.<\/p>\n

Primeiro vem o p\u00e3o – o \u00e2nodo de metal de l\u00edtio – seguido pela alface – uma camada de grafite.<\/p>\n

Em seguida, uma camada de tomate – o primeiro eletr\u00f3lito – e uma camada de bacon – o segundo eletr\u00f3lito.<\/p>\n

Termine com outra camada de tomate e o \u00faltimo peda\u00e7o de p\u00e3o – o c\u00e1todo.<\/p>\n

O primeiro eletr\u00f3lito (nome qu\u00edmico Li\u00a05.5<\/sub>\u00a0PS\u00a04.5<\/sub>\u00a0Cl\u00a01.5<\/sub>\u00a0ou LPSCI) \u00e9 mais est\u00e1vel com l\u00edtio, mas propenso \u00e0 penetra\u00e7\u00e3o de dendritos.<\/p>\n

O segundo eletr\u00f3lito, (Li\u00a010<\/sub>\u00a0Ge\u00a01<\/sub>\u00a0P\u00a02<\/sub>\u00a0S\u00a012<\/sub>\u00a0ou LGPS) \u00e9 menos est\u00e1vel com o l\u00edtio, mas parece imune aos dendritos.<\/p>\n

Neste projeto, os dendritos podem crescer atrav\u00e9s da grafite e do primeiro eletr\u00f3lito, mas s\u00e3o interrompidos quando alcan\u00e7am o segundo.<\/p>\n

Em outras palavras, os dendritos crescem atrav\u00e9s da alface e do tomate, mas param no bacon.<\/p>\n

A barreira do bacon impede os dendritos de empurrar e causar curto na bateria.<\/p>\n

\u201cNossa estrat\u00e9gia de incorporar instabilidade a fim de estabilizar a bateria parece contra-intuitiva, mas assim como uma \u00e2ncora pode guiar e controlar um parafuso que vai para uma parede, tamb\u00e9m pode nosso projeto de multicamadas guiar e controlar o crescimento de dendritos\u201d, disse Luhan Ye, co -autora do artigo e p\u00f3s-graduanda do SEAS.<\/p>\n

\u201cA diferen\u00e7a \u00e9 que nossa \u00e2ncora rapidamente se torna muito apertada para o dendrito perfurar, ent\u00e3o o crescimento do dendrito \u00e9 interrompido\u201d, acrescentou Li.<\/p>\n

A bateria tamb\u00e9m \u00e9 autocurativa;\u00a0sua qu\u00edmica permite preencher buracos criados pelos dendritos.<\/p>\n

\u201cEste projeto conceito mostra que as baterias de estado s\u00f3lido de metal de l\u00edtio podem ser competitivas com as baterias de \u00edon de l\u00edtio comerciais\u201d, disse Li. \u201cE a flexibilidade e versatilidade de nosso design multicamadas o torna potencialmente compat\u00edvel com os procedimentos de produ\u00e7\u00e3o em massa na ind\u00fastria de baterias.<\/p>\n

Mudar para a bateria comercial n\u00e3o ser\u00e1 f\u00e1cil e ainda existem alguns desafios pr\u00e1ticos, mas acreditamos que logo ser\u00e3o superados.\u201d<\/p>\n

A pesquisa foi apoiada pelo Fundo Competitivo para Bolsas Promissoras da Universidade de Harvard e pelo Fundo de Pesquisa Competitiva da Harvard Data Science Initiative.<\/p>\n

O Escrit\u00f3rio de Desenvolvimento de Tecnologia de<\/a> Harvard\u00a0\u00a0protegeu um portf\u00f3lio de propriedade intelectual relacionada a este projeto, que est\u00e1 avan\u00e7ando em dire\u00e7\u00e3o a aplica\u00e7\u00f5es comerciais com o apoio do\u00a0Acelerador de Ci\u00eancias F\u00edsicas e Engenharia de<\/a> Harvard<\/a>\u00a0e do\u00a0Fundo de Solu\u00e7\u00f5es de Mudan\u00e7a Clim\u00e1tica de Harvard.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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O segundo eletr\u00f3lito, (marrom) \u00e9 menos est\u00e1vel…<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":32844,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[90,206,70,71],"post_series":[],"class_list":["post-32843","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-geral","tag-ambiente-ambiental-environment-environmental-meio-ambiente","tag-baterias","tag-controle-populacional-controle-de-natalidade-birth-control-superpopulacao-contracepcao-contraceptivo","tag-sustentabilidade-viver-sustentavelmente-consumo-sustentavel","entry","has-media"],"yoast_head":"\nBateria de l\u00edtio de estado s\u00f3lido est\u00e1vel e de longa dura\u00e7\u00e3o - FUNVERDE<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.funverde.org.br\/blog\/bateria-de-litio-de-estado-solido-estavel-e-de-longa-duracao\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"pt_BR\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Bateria de l\u00edtio de estado s\u00f3lido est\u00e1vel e de longa dura\u00e7\u00e3o - FUNVERDE\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"Por Leah Burrows – Escola de Engenharia e Ci\u00eancias Aplicadas de Harvard John A. 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Paulson – 12 de maio de 2021 – Pesquisadores demonstram uma solu\u00e7\u00e3o para um problema de 40 anos O primeiro eletr\u00f3lito (verde) \u00e9 mais est\u00e1vel com o l\u00edtio, mas sujeito \u00e0 penetra\u00e7\u00e3o de dendritos. 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