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Energia

Identificado mecanismo que faz baterias pegarem fogo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/05/2010

Identificado mecanismo que faz baterias pegarem fogo
Além da facilidade de observação, a técnica permite monitorar a bateria intacta e em condições reais de operação.
[Imagem: Key et al./Necces]

Por que as baterias explodem

Cientistas na Universidade de Cambridge, no Reino Unido, afirmam ter descoberto uma explicação para a explosão das baterias de celulares e notebooks.

Depois de desenvolverem uma maneira simples e precisa de "ver" a química em ação dentro de uma bateria de íons de lítio, eles descobriram que os curtos-circuitos são produzidos pela geração de uma estrutura filamentosa conhecida como dendrito.

Dendritos

As baterias de íons de lítio são as mais eficientes disponíveis comercialmente, e são as grandes responsáveis pela viabilização dos telefones celulares e de todos os demais dispositivos eletrônicos móveis.

Mas elas têm uma deficiência séria: ao longo de vários ciclos de carga e descarga, particularmente se as baterias forem carregadas rapidamente, começam a se formar minúsculas fibras de lítio, conhecidas como dendritos.

Formando-se sobre os ânodos de carbono, essas fibras de lítio podem causar curtos-circuitos, fazendo com que a bateria superaqueça rapidamente e pegue fogo.

Os cientistas conhecem os dendritos há bastante tempo, e vinham usando modelos teóricos e ópticos, além de microscopia eletrônica de varredura, para estudar sua formação. Mas ninguém até agora havia encontrado uma maneira de quantificar os dendritos formados no interior da bateria.

Como são microscópicos, é difícil rastrear sua formação, e não era possível responsabilizá-los pelas explosões.

Química em ação

Coordenados pela professora Clare Grey, Rangeet Bhattacharyya e seus colegas descobriram que a ressonância magnética nuclear, a mesma usada em exames médicos, permite ver a química em ação dentro de uma minúscula bateria de lítio.

Para passar pelo exame, a bateria, com apenas 1 centímetro de bateria, foi posta dentro de um saco de alumínio, daqueles usados para embalar café a vácuo.

Além da facilidade de observação, a técnica permite a observação da bateria intacta e em condições reais de operação.

"Nosso novo método vai permitir que os pesquisadores identifiquem que condições levam à formação dos dendritos e identificar rapidamente meios de prevenir o problema," dizem os pesquisadores.

Baterias do futuro

Ao permitir estudar como estas baterias se comportam em condições diferentes de operação, a ressonância magnética nuclear poderá ajudar os pesquisadores a resolver os problemas de segurança das baterias.

"Essas fibras mortas de lítio têm sido um obstáculo significativo à comercialização de uma nova geração de baterias de maior capacidade que usam o lítio metálico como anodo, em vez do carvão utilizado hoje," escrevem os pesquisadores em um artigo publicado na revista Nature Materials.

Essas baterias de lítio com maior densidade de carga são a grande promessa para a utilização em veículos híbridos e elétricos.

Mas nenhuma autoridade aprovaria o uso em automóveis de baterias que não passem por todos os testes antichama e que comprovem totalmente à prova de explosões - veja mais na reportagem O que vai alimentar os carros do futuro?

Outras alternativas atualmente sendo pesquisadas são as baterias que poderão ser reabastecidas com carga, em vez de ficarem recarregando na tomada, baterias de ar-silício ou mesmo baterias nucleares miniaturizadas.

Bibliografia:

Artigo: In situ NMR observation of the formation of metallic lithium microstructures in lithium batteries
Autores: Rangeet Bhattacharyya, Baris Key, Hailong Chen, Adam S. Best, Anthony F. Hollenkamp, Clare P. Grey
Revista: Nature Materials
Data: 16 May 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat2764






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