A tecnologia das baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio (Li-O2) pode trazer um aumento significativo na densidade energ\u00e9tica (quantidade de energia armazenada por peso da bateria) com rela\u00e7\u00e3o aos dispositivos que hoje dominam o mercado, como as baterias de \u00edons de l\u00edtio. Entretanto, v\u00e1rias limita\u00e7\u00f5es dessa tecnologia ainda precisam ser superadas para viabilizar seu uso comercial. Para isso, \u00e9 necess\u00e1rio entender melhor as rea\u00e7\u00f5es que ocorrem durante os processos de carga e descarga e seu impacto nos componentes da bateria (os eletrodos e o eletr\u00f3lito).<\/p>\n
Uma importante contribui\u00e7\u00e3o ao desenvolvimento dessa tecnologia foi feita recentemente por pesquisadores e estudantes ligados ao Programa de Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia do CINE, em colabora\u00e7\u00e3o com uma pesquisadora do Laborat\u00f3rio Nacional de Luz S\u00edncrotron (LNLS-CNPEM). A equipe realizou o primeiro estudo de baterias de l\u00edtio \u2013 oxig\u00eanio com mediadores redox com a t\u00e9cnica de difra\u00e7\u00e3o de raios X (DRX) em condi\u00e7\u00f5es reais de opera\u00e7\u00e3o. Dessa forma, foi poss\u00edvel registrar, em tempo real,\u00a0as altera\u00e7\u00f5es que ocorrem na estrutura do material dos eletrodos durante a carga e a descarga da bateria e assim compreender melhor o funcionamento dos mediadores.<\/p>\n
Os pesquisadores escolheram para o estudo um dos tipos mais recentemente desenvolvidos de baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio: aquelas que contam com catalisadores dissolvidos no eletr\u00f3lito \u2013 os chamados \u201cmediadores redox\u201d. Esses compostos v\u00eam sendo usados porque promovem uma s\u00e9rie de rea\u00e7\u00f5es que facilitam a carga da bateria de l\u00edtio-oxig\u00eanio. Sem eles, grandes quantidades de eletricidade s\u00e3o necess\u00e1rias para que a carga ocorra, o que gera rea\u00e7\u00f5es n\u00e3o desejadas que acabam degradando o eletr\u00f3lito e o eletrodo. Dessa maneira, os mediadores redox t\u00eam papel importante na vida \u00fatil da bateria \u2013 ou, usando o termo t\u00e9cnico, na sua ciclabilidade (medida que reflete a quantidade de vezes que uma bateria pode ser recarregada at\u00e9 parar de funcionar).<\/p>\n
Para poder realizar os experimentos, a equipe precisou, inicialmente, desenvolver a instrumenta\u00e7\u00e3o, j\u00e1 que n\u00e3o existia um dispositivo que permitisse caracterizar adequadamente os materiais de uma bateria de l\u00edtio-oxig\u00eanio. O dispositivo criado foi instalado temporariamente em uma esta\u00e7\u00e3o experimental de difra\u00e7\u00e3o por raios X do LNLS, onde a t\u00e9cnica rende resultados mais precisos e mais r\u00e1pidos.<\/p>\n
\u201cNeste estudo revelamos pela primeira vez a din\u00e2mica de forma\u00e7\u00e3o e decomposi\u00e7\u00e3o de produtos com o mediador redox LiBr, mostrando a import\u00e2ncia crucial que a migra\u00e7\u00e3o do \u00edon Br det\u00e9m sobre a ciclabilidade do sistema\u201d, diz o professor Gustavo Doubek (UNICAMP), pesquisador do CINE e l\u00edder da pesquisa. \u201cOs resultados s\u00e3o fruto de mais de um ano de trabalho, no qual conseguimos projetar e construir uma c\u00e9lula robusta (alvo de uma patente j\u00e1 submetida) para medir a descarga e carga das baterias de Li-02 com medidas simult\u00e2neas de difra\u00e7\u00e3o de raios X\u201d, completa.<\/p>\n
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Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:<\/strong>\u00a0Operando Synchrotron XRD of Bromide Mediated Li\u2013O2 Battery.<\/em>\u00a0Leticia F. Cremasco, Chayene G. Anchieta, Thayane C. M. Nepel, Andr\u00e9 N. Miranda, Bianca P. Sousa, Cristiane B. Rodella, Rubens M. Filho, and Gustavo Doubek. ACS Applied Materials & Interfaces 2021 13 (11), 13123-13131. DOI: 10.1021\/acsami.0c21791.<\/p>\n Autores do artigo que s\u00e3o membros do CINE:<\/strong>\u00a0Leticia F. Cremasco (doutoranda, UNICAMP), Chayene G. Anchieta (p\u00f3s-doc, UNICAMP), Thayane C. M. Nepel (p\u00f3s-doc, UNICAMP), Andr\u00e9 N. Miranda (doutorando, UNICAMP), Bianca P. Sousa (doutoranda, UNICAMP), Rubens M. Filho (professor, UNICAMP), Prof Gustavo Doubek (professor, UNICAMP).<\/p>\n