Em um avanço significativo que pode remodelar o futuro dos veículos elétricos, pesquisadores chineses identificaram um mecanismo por trás das falhas das baterias de lítio.
A China tornou-se líder mundial na indústria de baterias de lítio e está agora a competir com os seus rivais internacionais, em particular os do Japão e da República da Coreia.para abraçar as tecnologias de bateria da próxima geração.
As baterias de estado sólido, amplamente consideradas como uma das soluções mais promissoras na próxima década, poderiam revolucionar o armazenamento de energia.A superação dos seus obstáculos técnicos continua a ser o maior desafio actual.
Encontrar a causa raiz
Ao contrário dos eletrólitos líquidos utilizados nas baterias convencionais, os eletrólitos sólidos lutam para absorver as tensões causadas pela expansão e contração do lítio durante os ciclos de carga.
Estas tensões podem causar rachaduras ou a formação de dendrites -- minúsculas,estruturas semelhantes a agulhas que podem desencadear curto-circuitos - colocando assim grandes desafios para a industrialização da tecnologia.
No seu novo estudo,Os pesquisadores da Universidade de Tongji e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong descobriram que as falhas da bateria de estado sólido estão intimamente ligadas à fadiga do ciclo do ânodo de metal de lítio.
Eles também observaram que essa fadiga se adequa a princípios mecânicos bem definidos, como dobrar repetidamente um clipe de papel o enfraquece até que ele finalmente se quebre.
Esta descoberta, publicada na sexta-feira na revista Science,fornece um quadro quantitativo para a previsão dos ciclos de vida das baterias e abre novos caminhos para a concepção de sistemas de armazenamento de energia de maior durabilidade.
"O trabalho reconhece a importância da fadiga no desempenho dos ânodos metálicos de lítio em baterias de estado sólido", observaram Jagjit Nanda e Sergiy Kalnaus, dois cientistas de baterias dos EUA,Em uma perspectiva da investigação.
REVOLUÇÃO DA BATERIA
Esta investigação sublinha os investimentos sustentados da China em I&D na eletroquímica nos últimos anos.Estas descobertas estão agora a alimentar a vantagem industrial da China e a preparar o terreno para o país repetir o seu sucesso na revolução da tecnologia de baterias..
As baterias de estado sólido, que utilizam eletrólitos sólidos em vez de eletrólitos líquidos, atingem uma densidade de energia muito mais elevada (até 500 Wh/kg) do que as tradicionais baterias de íons de lítio líquidos (200-300 Wh/kg).Isto fornece mais energia no mesmo volume e reduz o tamanho da bateria.
Eles também apresentam melhor estabilidade térmica, não inflamabilidade e nenhum risco de vazamento de líquido, reduzindo significativamente o risco de auto-ignição e explosão.
Ouyang Minggao, especialista em sistemas de energia nova e professor da Universidade Tsinghua,prevê que a atingir uma densidade energética de 500 Wh/kg dependerá de avanços críticos na ciência dos materiais, com 2027 prestes a ser um ano decisivo para inovações inovadoras.
As gigantes chinesas de baterias CATL e BYD estabeleceram 2027 como seu objetivo para a produção em pequena escala de baterias de estado sólido.
As equipas científicas estão a intensificar a sua colaboração com as empresas de baterias de primeira linha para acelerar a comercialização das tecnologias.
O Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen, da Academia Chinesa de Ciências, assinou um acordo de cooperação com a BYD, com foco em áreas de ponta, como baterias de estado sólido.
Sun Huajun, CTO da divisão de baterias da BYD, previu que as baterias de estado sólido alcançariam uma aplicação em larga escala por volta de 2030.
A vantagem da China na produção em massa de baterias de estado sólido reside na sua vasta indústria e nas suas escalas de mercado.
"Com a cadeia industrial mais completa, o maior mercado e o maior número de pesquisadores, estamos altamente confiantes na abordagem e no roteiro da China para esta tecnologia", disse Zu Sijie,Vice-presidente da SAIC Motor.
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