Uma equipe de engenheiros da Universidade de Glasgow desenvolveu uma bateria para tornar as baterias de íons de lítio mais ecológicas.
As baterias de íon-lítio sãouma combinação útil de fator de forma leve e compacto e a capacidade de suportar vários ciclos de carga e descarga. Isso os tornou ideais para uso em uma ampla variedade de dispositivos, incluindo laptops, telefones celulares, smartwatches e veículos elétricos.
Como muitas baterias, baterias de íon de lítiocontêm um eletrodo positivo, geralmente feito de óxido de lítio-cobalto / manganês ou fosfato de ferro-lítio, e um eletrodo negativo, geralmente feito de metal de lítio. Durante o carregamento, os íons de lítio fluem através do eletrólito do eletrodo positivo para o eletrodo negativo, onde são armazenados. Durante o uso, os íons fluem na direção oposta, gerando energia para alimentar dispositivos por meio de uma reação eletroquímica.
Uma das restrições físicas do númeroa energia que pode ser armazenada e liberada pelo projeto das baterias de íon-lítio é a espessura de seus eletrodos. Eletrodos mais grossos limitam a difusão dos íons de lítio através do eletrodo, limitando assim a energia específica das baterias de íons de lítio. O aumento da espessura dos eletrodos também reduz sua resistência à deformação, tornando-os mais sujeitos a trincas. Assim que o eletrodo se romper, a bateria fica inutilizável.
Desenvolvido por cientistas sob a liderança da universidadeGlasgow tem como objetivo alcançar um melhor equilíbrio entre o tamanho e a área de superfície dos eletrodos, introduzindo minúsculos orifícios ou poros em nano e microescala em seu design. Cortando a superfície e o interior dos eletrodos com poros, eles podem aumentar significativamente a área de superfície em comparação com um eletrodo sólido com as mesmas dimensões externas.
Para fazer isso, os cientistas usaram tecnologia de manufatura aditiva - impressão 3D. O objetivo é controlar estritamente o tamanho e a localização de cada poro em seus eletrodos.
Eles carregaram sua impressora 3D com um material que desenvolveram que combina ácido polilático, fosfato de ferro-lítio e nanotubos de carbono.
O que é ácido polilático?PLA (Ácido PoliLático, Polilactídeo) é um polímero termoplástico alifático derivado de recursos 100% renováveis, como amido de milho e batata. Através da polimerização, o PLA resulta na formação de poli(ácido L-láctico) (PLLA). As propriedades químicas e físicas destes PLAs são completamente idênticas
É biodegradável e aumenta a reciclabilidade da bateria.
Bateria com eletrodo de 300 mícrons e porosidade70% teve melhor desempenho quando testado com uma capacidade específica de 151 miliamperes-hora por grama, ou mAh / g, uma medida padrão de quanta carga uma bateria pode conter. Isso é cerca de duas a três vezes o desempenho de uma bateria de íon de lítio tradicional com um eletrodo sólido da mesma espessura.
O aumento da porosidade e, portanto, a maior área de superfície do eletrodo mais espesso de 300 mícrons também afetou a capacidade da bateria, aumentando em 158%.
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