Esta célula de bateria de sulfeto de ferro-lítio pode ser dobrada ou cortada e ainda fornecer energia.
[Imagem: Hongyu Liu et al. - 10.1021/acsenergylett.4c01907]

Bateria que pode ser cortada

Pode parecer um tanto tosco, mas o teste padrão para verificar o risco de uma bateria se incendiar é tão simples quanto enfiar um prego na bateria - não faça isso de modo algum em casa, menos ainda em uma bateria de íons de lítio, que irá se incendiar imediatamente.

Mas uma nova bateria criada por engenheiros chineses pode suportar bem mais do que um prego. Na verdade, você pode cortá-la ao meio e a bateria não apenas não entrará em curto, mas também continuará funcionando, fornecendo carga para os aparelhos que ela deve alimentar.

Para lidar com essas questões de estabilidade e segurança, Hongyu Liu e colegas da Universidade de  Ciência e Tecnologia  Eletrônica, na China, projetaram uma bateria de lítio-enxofre (Li-S), uma tecnologia com potencial para armazenar muito mais energia e ter uma vida útil muito mais longa do que suas equivalentes atuais.

Um dos protótipos ,do tipo botão, permaneceu altamente estável por mais de 300 ciclos de carga-descarga, mas um outro, do tipo sachê, chamou mais a atenção, continuando a fornecer energia mesmo após ser dobrado ou cortado.

Bateria de lítio-enxofre

O enxofre tem sido considerado como um candidato para melhorar as baterias de íons de lítio devido ao seu baixo custo e potencial para reter mais energia do que óxidos de lítio-metal e outros materiais usados nas versões tradicionais das baterias de íons.

Para tornar as baterias de Li-S estáveis em altas temperaturas, vinha-se usando um eletrólito à base de carbonato para separar os dois eletrodos (um cátodo de sulfeto de ferro e um ânodo contendo metal de lítio). No entanto, à medida que o sulfeto no cátodo se dissolve no eletrólito, ele forma um precipitado impenetrável, fazendo com que a célula perca capacidade rapidamente.

A solução apresentada pela equipe chinesa consistiu em adicionar uma camada entre o cátodo e o eletrólito para reduzir essa corrosão sem reduzir a funcionalidade e a recarregabilidade. Para isso, cátodos de sulfeto de ferro foram revestidos com diferentes polímeros, com o desempenho eletroquímico do ácido poliacrílico (PAA) apresentando o melhor desempenho, mantendo a capacidade de descarga do eletrodo após 300 ciclos de carga-descarga.

A bateria representa um avanço nesta tecnologia, mas ainda há trabalho a ser feito antes que ela possa chegar ao mercado, sobretudo em termos de ciclos de carga e descarga.
[Imagem: Hongyu Liu et al. - 10.1021/acsenergylett.4c01907]

Resultados

Experimentos adicionais mostraram que a célula de bateria do tipo sachê continua funcionando após ser dobrada e mesmo cortada ao meio, sem qualquer aquecimento anormal - e menos ainda um incêndio. O protótipo do tipo botão não suporta tantos exageros, mas se mostrou mais duradoura.

A equipe também aplicou o revestimento de polímero a cátodos feitos de outros metais, criando baterias de lítio-molibdênio e lítio-vanádio, que também apresentaram uma capacidade estável ao longo de 300 ciclos de carga-descarga.

No geral, os resultados indicam que os cátodos revestidos podem dar origem não apenas a baterias Li-S mais seguras e com longa vida útil, mas também baterias eficientes com outros sulfetos metálicos.