Cientistas descobrem um novo tipo de sal de lítio que melhora o desempenho das células de íon-lítio

No futuro, as células de iões de lítio dominarão em veículos elétricos e outras aplicações, mas os materiais atuais da bateria têm deficiências de segurança e desempenho, o que impede o desenvolvimento de baterias de alto desempenho de próxima geração. Em particular, o desenvolvimento de eletrólitos representa um desafio fundamental para baterias de maior potência aplicáveis ao armazenamento de energia e aplicações de veículos.

Uma equipe de cientistas liderada pelo Professor Doug MacFarlane do Departamento de Química da Monash University e Dr. Mega Kar, em colaboração com a Calix Ltd, propôs uma solução alternativa para enfrentar este desafio.

Desenvolvimento de sais de lítio para baterias de iões de lítio em grande escala

O professor MacFarlane disse: "Atualmente, o sal de lítio usado nas células de íon-lítio é o hexafluorofosfato de lítio, mas esse material tem riscos de incêndio e segurança e é tóxico. O risco de usar este material é parcialmente reduzido em dispositivos portáteis menores. No entanto, em grandes baterias, como veículos elétricos e sistemas externos de armazenamento de energia em escala de rede, os perigos potenciais aumentam muito. Além disso, os planos para baterias de alta tensão e energia também estão em andamento, mas não podem usar hexafluorofosfato."

Em um artigo recente publicado na revista Advanced Energy Materials, os químicos descreveram um novo tipo de sal de lítio que pode superar os desafios do projeto de eletrólitos e substituir o hexafluorofosfato.

O Dr. Binayak Roy, autor principal e pesquisador do Departamento de Química da Monash University, disse: "Nosso objetivo é desenvolver um sal fluoroborato seguro que não seja afetado mesmo quando exposto ao ar. O principal desafio deste novo sal de fluoroborato é sintetizar a pureza do tipo bateria, mas alcançamos esse objetivo por meio da recristalização. Quando colocada em uma bateria de lítio com um cátodo de óxido de manganês de lítio, a bateria pode circular mais de 1000 vezes, mesmo quando exposta à atmosfera. Isso é muito raro em comparação com o hexafluorofosfato altamente sensível."

Novos sais de lítio tornam as células de íon-lítio muito seguras

De acordo com o Dr. Roy, quando combinado com novos materiais catódicos em baterias de lítio de alta tensão, o desempenho desse eletrólito excede em muito o dos sais tradicionais. Além disso, os pesquisadores também descobriram que o sal é muito estável em um coletor de corrente de alumínio em tensões mais altas, que é exatamente o que a próxima geração de baterias precisa.

Centro de Treinamento em Energia do Futuro do Australian Research Council (ARC), StorEnergy (www.storenergy.com.au), também esteve envolvido nesta pesquisa. StorEnergy é um centro de treinamento de transformação da indústria financiado pelo governo federal com o objetivo de treinar e nutrir a próxima geração de trabalhadores na indústria de energia australiana e promover a colaboração acadêmica da indústria. A diretora da StorEnergy, Professora Maria Forsyth da Deakin University, disse: "Esta pesquisa demonstra muito bem como as colaborações de pesquisa financiadas pelo governo podem ajudar a Austrália a assumir um papel de liderança na tecnologia de bateria segura de próxima geração."

Esta pesquisa ajudará a Calix a atingir seu objetivo de fabricação em grande escala de células de íon-lítio australianas e lançar sistemas de armazenamento de energia em escala de rede na Austrália.

Dr. Kar disse: "Em um futuro próximo, esperamos converter esses novos ânions em sais líquidos termicamente estáveis e não inflamáveis, permitindo que as baterias operem em altas temperaturas. Nas condições climáticas atuais, projetar essas tecnologias de bateria seguras e estáveis é crucial para a implementação de soluções de energia sustentáveis em escala de rede na Austrália."