Amplamente usadas, as baterias à base de lítio são feitas de eletrólitos líquidos combustíveis e dois eletrodos: um lado negativo, o ânodo, e um lado positivo, o cátodo, separados por uma membrana. Depois de carregada e descarregada repetidamente, os fios de lítio, chamados dendritos, podem crescer na superfície dos eletrodos e perfurar a membrana que os separa. O contato entre ânodo e catodo pode causar um curto-circuito e, pior dos casos, fazer com que o eletrônico pegue fogo.
Pensando em melhorar esse sistema, pesquisadores das faculdades de Ciências e Engenharia da Universidade Carnegie Mellon, em Pittsburgh, nos Estados Unidos, desenvolveram um ânodo semilíquido à base de lítio. Segundo eles, a solução, apresentada recentemente na revista Joule, representa um novo paradigma no projeto de baterias. Com ela, além de mais seguros, os dispositivos que acumulam energia terão a eficiência aumentada.
;Incorporar um ânodo de lítio metálico em baterias de íons de lítio tem o potencial teórico de criar uma bateria com muito mais capacidade do que a com ânodo de grafite;, compara Krzysztof Matyjaszewski, professor de Ciências Naturais no Departamento de Química da Carnegie Mellon, integrante do grupo de criadores.
A primeira solução proposta para os eletrólitos líquidos voláteis presentes nas baterias atuais era substituí-los por eletrólitos cerâmicos sólidos. Esses são altamente condutivos, não combustíveis e fortes o suficiente para resistir aos dendritos. No entanto, os pesquisadores americanos descobriram que o contato entre o eletrólito de cerâmica e um ânodo de lítio sólido é insuficiente para armazenar e fornecer a quantidade de energia necessária para a maioria dos eletrônicos.
Maior densidade
A equipe conseguiu superar essa deficiência criando uma classe de material que pode ser usada como ânodo semilíquido. A matriz, composta por um polímero de carbono e micropartículas de lítio, permanece fluida à temperatura ambiente, o que permite criar um nível suficiente de contato com o eletrólito sólido. Seu ciclo tem uma densidade de corrente 10 vezes maior do que o das baterias tradicionais.
;Essa nova rota de processamento leva a um ânodo de bateria à base de metal de lítio que tem desempenho e segurança muito atraentes em comparação ao comum. A implementação de novos materiais como esse pode levar a mudança nas baterias recarregáveis à base de lítio. Além disso, estamos trabalhando duro para ver como isso funciona em uma gama de arquiteturas de bateria;, afirma Jay Whitacre, professor da escola de engenharia da Carnegie Mellon e um dos pesquisadores. Os cientistas acreditam que o método poderá ser usado em dispositivos de metal de sódio e de metal de potássio.