Uma bateria que rejuvenesce em vez de morrer? Os pesquisadores chineses encontraram o segredo para as baterias que duram mais tempo.
As baterias são o coração de nossos dispositivos modernos. E geralmente é objeto de todas as críticas.
Seja rolar um carro elétrico mais de centenas de quilômetros ou manter seu smartphone o dia todo, todos precisamos de baterias poderosas, que oferecem autonomia, uma carga rápida e que duram muito tempo sem se deteriorar.
Mas o problema é que eles se desgastam. Com o tempo, eles perdem a capacidade e nos encontramos recarregando -os constantemente ou os substituímos.
Boas notícias: uma equipe de pesquisadores chineses acaba de fazer uma descoberta que poderia perturbar tudo. Eles encontraram uma maneira de “rejuvenescer” baterias de lítio graças a um fenômeno chamado ” Contração térmica ».
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Primeiro, uma pequena lição acelerada sobre as baterias de lítio. Essas baterias funcionam graças a materiais, incluindo eletrodos positivos (cátodos) que armazenam e liberam energia. Pesquisadores do Instituto Ningbo da China trabalharam em um tipo específico de material: catodos de manganês ricos em lítio. Esses materiais são promissores porque podem armazenar muito mais energia do que os catodos convencionais – até 30 % a mais. Isso significa baterias que duram mais e custam menos para produzir.
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Mas há um problema. Esses materiais têm um grande defeito: com o tempo, perdem a estabilidade. Durante os ciclos de carga e descarga, o oxigênio no material se torna um pouco “excitado” demais (isso é chamado de atividade redox de oxigênio). Resultado: a estrutura do material degrada, a tensão cai e a bateria se torna menos eficiente.
Mas os pesquisadores descobriram um fenômeno incrível: quando esses materiais são aquecidos a uma temperatura entre 150 e 250 ° C, em vez de expandir (como a maioria dos sólidos), eles se contraem. Esse “estreitamento térmico” torna possível reorganizar a estrutura interna do material e reparar os danos. Basicamente, a bateria se regenera.
Um fenômeno estudado
Esse fenômeno, chamado de expansão térmica negativa (ou NTE por íntimo), é uma verdadeira surpresa. Normalmente, quando um material é aquecido, ele incha, como metal, que se estende no calor. Mas aí, é o contrário.
Os pesquisadores usaram a tecnologia avançada, a difração dos raios X síncrotron (SXRD), para observar esse comportamento estranho. Eles descobriram que essa contração está ligada a um distúrbio na estrutura do material, que é reorganizado mais ordenado sob o efeito do calor.
Mas isso não é tudo. Os pesquisadores também encontraram uma maneira de controlar esse fenômeno. Ao ajustar a composição química do material, eles criaram uma versão com uma dilatação térmica próxima a zero – em outras palavras, um material que dificilmente se move, mesmo sob temperaturas extremas. E, para superar tudo, eles desenvolveram uma técnica chamada “recebimento eletroquímico”. Basicamente, ao aplicar uma tensão específica (4 volts, para ser precisa), eles podem desencadear uma reorganização da estrutura diretamente na bateria, sem sequer aquecê -la. Resultado: a bateria encontra quase 100 % de sua tensão inicial.
Por que isso muda tudo?
Esta descoberta, publicada na prestigiada revisão Naturezaterá implicações concretas. Primeiro, poderia possibilitar fazer baterias mais duráveis, que duram anos sem perder o desempenho.
Em seguida, essas baterias seriam mais ecológicas, porque precisaríamos substituí -las menos, o que reduz o desperdício e o consumo de recursos raros, como lítio ou cobalto.
Mas não é apenas uma questão de vida útil. Essas novas baterias também podem ser mais poderosas. Graças à sua capacidade de armazenar mais energia, eles poderiam impulsionar aeronaves elétricas ou drones de longa distância. E como eles custam menos para produzir (o manganês é mais abundante e mais barato do que outros materiais como o níquel), eles poderiam tornar as tecnologias verdes mais acessíveis a todos.
Finalmente, essa descoberta abre o caminho para baterias mais “inteligentes”, capazes de se reparar automaticamente, graças às estratégias de carga otimizadas. Ainda não estamos em um mundo onde as baterias duram para sempre, mas nos aproximamos.
Para ir além, os pesquisadores oferecem uma nova abordagem para os materiais de design. Em vez de buscar estruturas perfeitas e estáveis a todo custo, elas sugerem explorar o “distúrbio” dos materiais para criar novas propriedades.
É uma revolução na maneira de pensar nas tecnologias de amanhã, e não apenas para as baterias. Pudemos ver aplicações em outras áreas, como sensores, painéis solares ou até materiais de construção.
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