Energia
Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/04/2025
Mudan?as estruturais irrevers?veis foram observadas na superf?cie do eletrodo ap?s 150 ciclos de carga/descarga dentro da faixa de tens?o na qual ocorre a rea??o de quase convers?o.
[Imagem: POSTECH]
Rea??o de quase convers?o
Engenheiros coreanos deram uma demonstra??o cabal do porqu? voc? n?o deve usar a bateria dos seus aparelhos eletroeletr?nicos at? o fim da carga.
Seungyun Jeon e colegas da Universidade de Ci?ncia e Tecnologia Pohang descobriram um mecanismo de degrada??o nunca antes documentado, que ocorre durante o uso das baterias de ?ons de l?tio at? pr?ximo do esgotamento de sua carga.
As baterias de ?ons de l?tio, incluindo as usadas nos celulares e nos ve?culos el?tricos, tipicamente usam c?todos tern?rios feitos de uma liga de n?quel-mangan?s-cobalto (NMC). Para reduzir os custos, a ind?stria tem aumentado o teor de n?quel, minimizando o uso de cobalto, que ? muito mais caro.
No entanto, um teor maior de n?quel tende a encurtar o ciclo de vida geral da bateria. O que n?o se sabia ? que isso pode ficar ainda pior caso a bateria seja usada at? o final de sua carga.
Jeon descobriu que, quando uma bateria ? usada por longos per?odos sem recarga, ocorre na superf?cie do c?todo um fen?meno conhecido como "rea??o de quase convers?o". Durante essa rea??o, o oxig?nio escapa da superf?cie e se combina com o l?tio, formando ?xido de l?tio (Li2O) durante o uso da bateria, particularmente quando sua tens?o est? em torno de 3,0 V. Esse composto reage ainda mais com o eletr?lito, gerando g?s e acelerando a degrada??o da bateria, a ponto de faz?-la inchar.
A rea??o de quase convers?o teve efeitos mais severos nas baterias com c?todos com n?veis mais altos de n?quel em sua composi??o. Mais importante, quando as baterias s?o usadas at? que a maior parte de sua capacidade esteja esgotada, os efeitos do processo de degrada??o, incluindo o incha?o da bateria, tornam-se cada vez mais pronunciados.
Rea??o de quasiconvers?o, a respons?vel por detonar a vida ?til das baterias que v?o at? o fim da carga.
[Imagem: Seungyun Jeon et al. - 10.1002/aenm.202404193]
N?o use sua bateria at? o fim da carga
Embora seja dif?cil convencer a ind?stria a voltar ? composi??o anterior de cobalto, os pesquisadores confirmaram que os consumidores podem contar com um m?todo simples para se defender da degrada??o acelerada das suas baterias.
A equipe estendeu significativamente a vida ?til das baterias otimizando seu uso, particularmente evitando a descarga total. Em experimentos com baterias de alto n?quel (contendo mais de 90% de n?quel), aquelas descarregadas profundamente o suficiente para desencadear a rea??o de quase convers?o retiveram apenas 3,8% de sua capacidade ap?s 250 ciclos, enquanto baterias com uso controlado mantiveram 73,4% de sua capacidade mesmo ap?s 300 ciclos.
"O impacto do descarregamento, o processo real de uso de uma bateria, foi amplamente ignorado at? agora. Esta pesquisa apresenta uma dire??o importante para o desenvolvimento de baterias mais duradouras," disse o professor Jihyun Hong, coordenador da equipe.
Bibliografia:
Artigo: Reduction-Induced Oxygen Loss: the Hidden Surface Reconstruction Mechanism of Layered Oxide Cathodes in Lithium-Ion Batteries
Autores: Seungyun Jeon, Gukhyun Lim, Hoseok Lee, Hyunyoung Park, Min Kyung Cho, Chan Kim, YeEun Lee, Jaehoon Kim, Minhyung Kwon, Jung-Keun Yoo, Hyangsoo Jeong, Jinwoo Kim, Seung-Ho Yu, Minah Lee, Jongsoon Kim, Jihyun Hong
Revista: Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.202404193
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