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Energia

Bateria de lítio-enxofre dura três vezes mais que baterias atuais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/06/2009

Bateria de lítio-enxofre dura três vezes mais que baterias atuais

[Imagem: Nazar/Waterloo]

Baterias de lítio-enxofre

Cientistas canadenses descobriram uma forma de fazer com que as baterias de lítio, que equipam praticamente todos os equipamentos eletrônicos portáteis, armazenem até três vezes mais energia do que as atualmente disponíveis no mercado.

A equipe da Dra. Linda Nazar foi a primeira a demonstrar o funcionamento robusto e com alto desempenho de uma bateria recarregável de lítio-enxofre, uma combinação de elementos teoricamente promissora mas que vinha desafiando os químicos há pelo menos 20 anos.

As baterias de lítio-enxofre têm suscitado o interesse dos químicos não apenas porque a combinação dos dois elementos alcança densidades de energia muito mais elevadas do que as densidades dos compostos químicos atuais, mas também porque o enxofre é mais barato do que os materiais hoje utilizados nas baterias de íons de lítio.

"O maior desafio foi sempre o catodo, a parte da bateria que armazena e libera os elétrons durante os ciclos de carga e descarga," explica a Dra. Nazar. "Para permitir uma reação eletroquímica reversível de alta eficiência, o enxofre eletricamente ativo precisa manter-se no mais perfeito contato com um condutor, como o carbono."

Carbono mesoporoso

Os pesquisadores encontraram uma solução utilizando um material chamado carbono mesoporoso, que possui nanoporos com diâmetro e volume muito uniformes. Eles construíram uma estrutura de bastões de carbono com 6,5 nanômetros de espessura, separados por canais ocos com três a quatro nanômetros de largura. Essas minúsculas fibras de carbono mantêm os espaços ocos abertos, evitando o colapso de toda a arquitetura.

Depois de fundido, o enxofre entra nos nanoporos por força capilar, solidificando-se e formando nanofibras de enxofre. Como o preenchimento dos espaços entre as fibras de carbono é virtualmente perfeito, a área de contato enxofre-carbono é muito grande, permitindo a criação de uma nova bateria com um rendimento excepcional.

Densidade energética

"Esse material compósito pode alcançar até 80% da capacidade teórica do enxofre, que é três vezes a densidade energética dos catodos metálicos de lítio, com boa estabilidade entre os ciclos," diz a Dra. Nazar.

A técnica de fabricação do compósito também poderá ser utilizada para outras finalidades, criando compósitos pela incorporação de outras duplas de materiais.

A Universidade de Waterloo requisitou a patente da nova bateria de lítio e enxofre e afirmou, em comunicado, estar avaliando propostas de empresas privadas para o licenciamento da tecnologia.

Bibliografia:

Artigo: A highly ordered nanostructured carbon-sulphur cathode for lithium-sulphur batteries
Autores: Xiulei Ji, Kyu Tae Lee, Linda F. Nazar
Revista: Nature Materials
Data: 17 May 2009
Vol.: 8, 500-506
DOI: 10.1038/nmat2460






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