TECNOLOGIA: MIT desenvolve cátodo ‘híbrido’ para baterias menores e mais leves

mar - 27
2019

TECNOLOGIA: MIT desenvolve cátodo ‘híbrido’ para baterias menores e mais leves

Cientistas do MIT desenvolveram um novo tipo de cátodo “híbrido” para baterias de lítio, que, segundo eles, aumentam sua densidade de energia além das atuais baterias comerciais de íons de lítio.

Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) criou um novo cátodo para células de bateria de lítio, que poderia permitir baterias de lítio menores e mais leves para veículos elétricos e eletrônicos de consumo. As baterias de lítio-enxofre são amplamente vistas como uma alternativa promissora às atuais baterias de íons de lítio que dependem de metais de transição, como o cobalto, uma vez que o enxofre é mais leve e abundante do que esses materiais. Mas problemas com condutividade e longevidade até agora os impediram de produzir comercialmente. A bateria desenvolvida pelo MIT e parceiros, incluindo o Instituto de Tecnologia Avançado da Samsung, o Programa Nacional de I & D de Tecnologias Chave da China e a Fundação Nacional de Ciência da China é descrita no documento Cátodos híbridos de intercalação-conversão que permitem arquiteturas de célula completa Li-S densidades gravimétricas e volumétricas superiores , publicadas na revista Nature Energy .

Os pesquisadores combinaram duas abordagens para o design de cátodos. Os tipos de intercalação, que são mais comuns comercialmente, são baseados em metais de transição e trabalham incorporando átomos de lítio em sua estrutura cristalina. Eles também analisaram os tipos de conversão, nos quais o enxofre pode se transformar e se dissolver parcialmente durante a operação da bateria. Usando um sulfeto de molibdênio conhecido como Chevrel Phase e enxofre puro, a equipe diz que foi capaz de projetar uma célula de bateria com as melhores qualidades de ambas as abordagens – o sulfeto de molibdênio fornecendo uma “espinha dorsal” de transporte rápido de lítio e alta condutividade, desbloqueando a capacidade de armazenamento de alta energia do enxofre puro. “É como o primer e TNT em um explosivo”, explica o principal autor e professor do MIT, Ju Li. “Uma ação rápida, e uma com maior energia por peso.” Li continua a salientar que a célula tem alta condutividade elétrica em comparação com outros conceitos de bateria de lítio-enxofre, e requer apenas um teor de carbono de cerca de 10%. O MIT diz que uma versão inicial da bateria, sem otimização, atingiu densidade de energia gravimétrica de mais de 360 ​​Wh / kg, e densidade de energia volumétrica de 581 Wh / litro. Li diz que com mais trabalho e otimização, ele acredita que a bateria pode chegar a 400 Wh / kg e 700 Wh / litro, o que é comparável às baterias comerciais de íons de lítio. Ele também observa que o dispositivo que sua equipe desenvolveu é uma célula de bolsa de três camadas completa, em vez de dispositivos de célula tipo moeda muito menores usados ​​em aplicações de pesquisa. E enquanto a bateria não alcançou a longevidade ou o número de ciclos de carga e descarga que a tornariam comercialmente viável, Li diz que isso não se deve a problemas com o cátodo, mas ao design geral da célula. “Estamos trabalhando nisso”, conclui ele.

Fonte: MARK HUTCHINS

Mark Hutchins entrou na revista pv em setembro de 2016 como editor de produção do título global mensal. Mark também trabalha com relatórios on-line sobre tecnologia e mercados upstream, bem como regiões solares recém-emergentes.


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