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Uma equipe de pesquisa colaborativa, liderada pelo professor Hyun-Kon Song da Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, Dr. Seo-Hyun Jung do Centro de Pesquisa para Produtos Químicos Especiais Avançados do Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química da Coreia (KRICT), e Dr. Tae-Hee Kim, do Centro de P&D de Tecnologia de Energia Avançada de Ulsan, no Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER), alcançou um marco inovador na tecnologia de baterias. Sua notável conquista no desenvolvimento de um eletrólito de polímero de gel não inflamável (GPE) deverá revolucionar a segurança das baterias de íons de lítio (LIBs), mitigando os riscos de fuga térmica e incidentes de incêndio.
No passado, a potencial inflamabilidade dos LIBs levantou preocupações significativas, especialmente em veículos eléctricos, onde os riscos de incêndio representam uma séria ameaça aos estacionamentos subterrâneos. Abordando esta questão crítica, a equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso um eletrólito semissólido de polímero não inflamável inovador, oferecendo uma solução promissora para mitigar incêndios em baterias.
Convencionalmente, os eletrólitos não inflamáveis têm dependido fortemente da incorporação de aditivos retardadores de chama ou solventes com pontos de ebulição excepcionalmente elevados. No entanto, estes métodos resultaram frequentemente numa diminuição considerável na condutividade iónica, comprometendo o desempenho global do electrólito.
Em sua pesquisa inovadora, a equipe de pesquisa introduziu vestígios de polímero no eletrólito, criando um eletrólito semissólido. Esta nova abordagem aumentou dramaticamente a condutividade do íon lítio em 33% em comparação com os eletrólitos líquidos existentes. Além disso, as baterias do tipo bolsa que incorporam este eletrólito semissólido não inflamável exibiram uma notável melhoria de 110% nas características de vida, evitando efetivamente reações eletrolíticas desnecessárias durante a formação e operação da camada de interfase de eletrólito sólido (SEI).
A principal vantagem deste eletrólito inovador reside no seu desempenho excepcional e na sua incombustibilidade. Ao suprimir reações em cadeia radicais com compostos de combustível durante o processo de combustão, o eletrólito polimérico semissólido inibe efetivamente a ocorrência de incêndios em baterias. A equipe de pesquisa demonstrou a excelência do polímero desenvolvido ao analisar quantitativamente sua capacidade de estabilizar e suprimir radicais.
Jihong Jeong (Escola de Energia e Engenharia Química, UNIST) enfatizou: “A interação entre o material polimerizado dentro da bateria e os solventes voláteis nos permite suprimir efetivamente as reações radicais em cadeia. Através da quantificação eletroquímica, esta descoberta contribuirá muito para a compreensão do mecanismo de eletrólitos não inflamáveis.”
O co-autor Mideum Kim, estudante de mestrado na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST e do Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química da Coreia (KRICT), confirmou ainda a segurança excepcional da própria bateria por meio de vários experimentos. A abordagem abrangente da equipe incluiu a aplicação do eletrólito semissólido não inflamável em baterias do tipo bolsa, garantindo a avaliação da incombustibilidade do eletrólito estendida a aplicações práticas de baterias.
“A composição multidisciplinar da equipe de pesquisa, envolvendo eletroquímica da UNIST, síntese de polímeros do Centro de Pesquisa KRICT para Produtos Químicos Especiais Avançados e testes de segurança de baterias pelo Centro de P&D de Tecnologia Energética Avançada Ulsan no Instituto Coreano de Pesquisa Energética (KIER), tem sido fundamental para alcançar esse avanço”, afirmou o professor Song. “O uso de eletrólitos semissólidos não inflamáveis, que podem ser incorporados diretamente nos processos existentes de montagem de baterias, acelerará a comercialização futura de baterias mais seguras.”
O estudo de investigação solicitou cinco patentes na Coreia e duas no estrangeiro, destacando ainda mais a importância desta conquista. Além disso, foi selecionada como cobertura complementar para Cartas de Energia ACScom publicação online em 13 de outubro de 2023. Este estudo foi possível graças ao apoio da Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF), do Ministério da Ciência e TIC (MSIT), do Instituto de Avaliação de Tecnologia Industrial da Coreia (KEIT) , o Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química da Coreia e a Samsung SDI Co., Ltd.
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