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Pesquisadores do CINE e colaboradores deram um passo importante no desenvolvimento de catalisadores para otimizar o desempenho de baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio (Li-O2<\/sub>). Esses dispositivos, que ainda est\u00e3o em est\u00e1gio de desenvolvimento, destacam-se pela sua capacidade de armazenar muito mais energia do que as baterias de \u00edons de l\u00edtio, mas ainda enfrentam desafios para melhorar a sua ciclabilidade (a quantidade de recargas que a bateria permite antes do fim da sua vida \u00fatil).<\/p>\n “Este trabalho contribui \u00e0 constru\u00e7\u00e3o de uma bateria Li-O2<\/sub> com melhor efici\u00eancia de ciclos e maior durabilidade, sem recorrer a materiais nobres ou de alto custo”, resume o professor Gustavo Doubek<\/strong><\/a> (UNICAMP), pesquisador principal no programa Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia do CINE.<\/p>\n O funcionamento das baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio se baseia na rea\u00e7\u00e3o de \u00edons de l\u00edtio com o oxig\u00eanio do ar. Na descarga da bateria, etapa em que o dispositivo entrega energia em forma de eletricidade, essa rea\u00e7\u00e3o gera per\u00f3xido de l\u00edtio (Li2<\/sub>O2<\/sub>), entre outros compostos. Na carga, momento em que a energia \u00e9 armazenada, os produtos formados se decomp\u00f5em.<\/p>\n O ciclo de carga \u2013 descarga se repete e, para que a bateria mantenha um bom desempenho ao longo de muitos ciclos, \u00e9 fundamental que todo o per\u00f3xido de l\u00edtio formado se decomponha rapidamente. Por isso, nos \u00faltimos anos, em diversos lugares do mundo, cientistas t\u00eam dedicado esfor\u00e7os a desenvolver e estudar catalisadores capazes de promover a decomposi\u00e7\u00e3o do per\u00f3xido de l\u00edtio, que re\u00fanam custo relativamente baixo, bom desempenho e boa durabilidade.<\/p>\n \u00d3xidos met\u00e1licos da fam\u00edlia dos espin\u00e9lios baseados em cobalto (Co), mangan\u00eas (Mn) e alum\u00ednio (Al) est\u00e3o entre os materiais mais promissores para essa aplica\u00e7\u00e3o. Esses catalisadores podem ser produzidos por meio de um m\u00e9todo simples, de duas etapas principais. Inicialmente, a precipita\u00e7\u00e3o de uma solu\u00e7\u00e3o forma \u00f3xidos de cobalto, mangan\u00eas e alum\u00ednio, principalmente da fam\u00edlia das hidrocalcitas, que s\u00e3o materiais lamelares, semelhantes a argilas. Na segunda etapa, que consiste em um tratamento t\u00e9rmico, ou seja, no aquecimento dos precipitados a 900 \u25e6C, s\u00e3o obtidos os espin\u00e9lios, que s\u00e3o \u00f3xidos met\u00e1licos mais compactos.<\/p>\n Esse m\u00e9todo simples\u00a0j\u00e1 tinha sido usado para produzir catalisadores usados para decompor Li2<\/sub>O2<\/sub>, e tamb\u00e9m H2<\/sub>O2<\/sub> (per\u00f3xido de hidrog\u00eanio), para aplica\u00e7\u00e3o na micropropuls\u00e3o de sat\u00e9lites.\u00a0Entretanto, os resultados nem sempre eram reprodut\u00edveis, gerando catalisadores de diversas qualidades e desempenhos.\u00a0O problema chamou a aten\u00e7\u00e3o de pesquisadores\u00a0do CINE, que buscavam otimizar a ciclabilidade das bateriais. Eles se uniram a colaboradores do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), interessados na aplica\u00e7\u00e3o dos catalisadores em sat\u00e9lites.<\/p>\n A equipe\u00a0planejou e realizou uma s\u00e9rie de experimentos com o objetivo de entender quais s\u00e3o os par\u00e2metros desse m\u00e9todo de obten\u00e7\u00e3o de espin\u00e9lios que impactam o desempenho final dos materiais como catalisadores da decomposi\u00e7\u00e3o de per\u00f3xidos.\u00a0Eles mudaram, uma a uma, diversas condi\u00e7\u00f5es de s\u00edntese (pH e composi\u00e7\u00e3o inicial da solu\u00e7\u00e3o, repouso e lavagem dos precipitados, temperatura do tratamento t\u00e9rmico) e analisaram as caracter\u00edsticas de cada um dos materiais obtidos, principalmente a sua atividade catal\u00edtica e a sua resist\u00eancia mec\u00e2nica.<\/p>\n Os materiais com as melhores caracter\u00edsticas foram testados como catalisadores da decomposi\u00e7\u00e3o de Li2<\/sub>O2<\/sub> em uma bateria de l\u00edtio-oxig\u00eanio. Para isso, os cientistas prepararam um c\u00e1todo baseado em nanotubos de carbono \u201cdecorados\u201d com os catalisadores de espin\u00e9lio (part\u00edculas de at\u00e9 200 nan\u00f4metros). Para fins de compara\u00e7\u00e3o, os pesquisadores produziram tamb\u00e9m um c\u00e1todo sem espin\u00e9lio. O c\u00e1todo com catalisadores foi capaz de decompor quase todo o per\u00f3xido de l\u00edtio e melhorou significativamente o desempenho da bateria, n\u00e3o apenas na carga, mas tamb\u00e9m, inesperadamente, na descarga.<\/p>\n O estudo refor\u00e7ou as vantagens dos espin\u00e9lios como catalisadores para c\u00e1todos de baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio, bem como a import\u00e2ncia de se controlar os par\u00e2metros no processo de obten\u00e7\u00e3o desses materiais.<\/p>\n Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:\u00a0<\/b>Conversion of Co-Mn-Al Hydrotalcites in Highly Active Spinel-type Catalysts for Peroxide Decomposition.\u00a0<\/i>Andr\u00e9 Navarro de Miranda, William Gon\u00e7alves Nunes, Leandro Jos\u00e9 Maschio, Luis Gustavo Ferroni Pereira, Sayuri Okamoto, Ricardo Vieira e Gustavo Doubek. Catalysis Today (in press).\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1016\/j. Autores do artigo que s\u00e3o membros do CINE:\u00a0<\/b>Andr\u00e9 Navarro de Miranda (doutorando na UNICAMP), Willian Gon\u00e7alves Nunes (doutorando na UNICAMP) e Gustavo Doubek (professor da UNICAMP e pesquisador principal no CINE).<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Pesquisadores do CINE e colaboradores deram um passo importante no desenvolvimento de catalisadores para otimizar o desempenho de baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio (Li-O2). 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