Avanço na tecnologia de baterias de Íons de Lítio promete maior sustentabilidade e eficiência

Em setembro de 2024, pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Guangdong, liderados por Dong Luo e Chenyu Liu, alcançaram um marco significativo no desenvolvimento de baterias de íons de lítio. Publicado na revista “Energy Materials and Devices”, o estudo apresenta uma inovação que promete elevar consideravelmente a estabilidade e a capacidade dessas baterias, essenciais para a crescente demanda por dispositivos de armazenamento de energia e veículos elétricos.

O avanço centra-se no uso do composto NH4VO3 para alterar a composição dos materiais de cátodo ricos em lítio, resultando em uma estrutura em camadas de espinélio dopado com vanádio. Essa nova formulação não só melhora a estabilidade da voltagem como também aumenta a eficiência coulômbica inicial, dois fatores críticos que têm limitado o desempenho das baterias de íons de lítio tradicionais.

Historicamente, materiais de cátodo como LiFePO4 e Li-Ni-Co-Mn-O enfrentam desafios em equilibrar custo e desempenho, com uma rápida queda de voltagem e baixa eficiência inicial. No entanto, os óxidos de manganês ricos em lítio (LRMOs) emergiram como alternativas viáveis devido à sua alta capacidade e ausência de cobalto, que é mais caro e menos sustentável.

O estudo demonstrou que a incorporação de vanádio não só estabiliza o material do cátodo, como também potencializa a reversibilidade redox de oxigênio, fundamental para aprimorar a eficácia e durabilidade da bateria. Este avanço tecnológico permitiu que a bateria mantivesse uma estabilidade de voltagem notável, decaindo apenas 0,47 mV por ciclo ao longo de 200 ciclos, com uma eficiência coulômbica inicial que saltou de 74,4% para 91,6%.

Esses resultados são particularmente promissores para a indústria de veículos elétricos e para sistemas de armazenamento de energia renovável, onde a eficiência e a longevidade da bateria são essenciais. Ao eliminar o cobalto e melhorar a eficiência geral da bateria, esta nova tecnologia não só reduz custos como também abre caminho para soluções de energia mais sustentáveis e economicamente viáveis.

Conforme afirmado por Dong Luo, a nova abordagem “oferece um método prático e altamente eficaz para lidar com os desafios persistentes de baixa eficiência coulombic e decaimento de voltagem em cátodos ricos em lítio”, destacando a viabilidade dessa tecnologia para aplicações de alta energia.

Este estudo não apenas redefine o potencial das baterias de íons de lítio mas também alinha-se com a necessidade global de soluções energéticas mais limpas e eficientes, marcando um passo significativo para a transição energética mundial.

Referência do periódico: Tan, L. et. al. (2024). Óxido em camadas rico em Li, livre de Co e dopado com V, com reversibilidade redox de oxigênio aprimorada para excelente estabilidade de voltagem e alta eficiência coulômbica inicial. Energy Materials and Devices. doi.org/10.26599/EMD.2024.9370039