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As baterias de íon de lítio (Li-ion) são usadas para alimentar tudo, desde relógios inteligentes a veículos elétricos, graças às grandes quantidades de energia que podem armazenar em pequenos espaços. Quando superaquecidos, no entanto, eles são propensos a pegar fogo ou até explodir. Mas uma pesquisa recente publicada na ACS’ Nano Letras oferece uma solução possível com uma nova tecnologia que pode frear rapidamente uma bateria de íons de lítio, desligando-a quando fica muito quente.
A química encontrada em muitas baterias é essencialmente a mesma: os elétrons são transportados através de um dispositivo eletrônico em um circuito de um eletrodo da bateria para outro. Mas em uma célula de íons de lítio, o líquido eletrolítico que separa esses eletrodos pode evaporar quando superaquece, causando um curto-circuito. Em certos casos, o curto-circuito pode levar à fuga térmica, um processo no qual uma célula se aquece incontrolavelmente. Quando várias células de íons de lítio são encadeadas – como em veículos elétricos – o descontrole térmico pode se espalhar de uma unidade para outra, resultando em um incêndio muito grande e difícil de combater. Para evitar isso, algumas baterias agora possuem recursos à prova de falhas, como aberturas externas, sensores de temperatura ou eletrólitos retardadores de chama. Mas essas medidas geralmente entram em ação tarde demais ou prejudicam o desempenho. Assim, Yapei Wang, Kai Liu e colegas queriam criar uma bateria de íons de lítio que pudesse se desligar rapidamente, mas que também funcionasse tão bem quanto as tecnologias existentes.
Os pesquisadores usaram um polímero de memória de forma termicamente responsivo coberto com um spray de cobre condutor para criar um material que transmitiria elétrons na maioria das vezes, mas passaria a ser um isolante quando aquecido excessivamente. Por volta de 197 F, um padrão 3D microscópico programado no polímero apareceu, quebrando a camada de cobre e interrompendo o fluxo de elétrons. Isso desligou permanentemente a célula, mas evitou um incêndio em potencial. A essa temperatura, no entanto, as células tradicionais continuaram funcionando, colocando-as em risco de fuga térmica se voltassem a aquecer. Sob temperaturas de operação regulares, a bateria com o novo polímero manteve uma alta condutividade, baixa resistividade e vida útil de ciclo semelhante a uma célula de bateria tradicional. Os pesquisadores dizem que essa tecnologia pode tornar as baterias de íons de lítio mais seguras sem sacrificar seu desempenho.
Os autores reconhecem o financiamento da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Instituto Conjunto de Engenharia Química Verde da Universidade Tsinghua-China Petrochemical Corporation e do Fundo Especial de Inovação Tsinghua-Foshan.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Sociedade Americana de Química. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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