<\/p>\n
Um estudo recente do CINE mostrou que a adi\u00e7\u00e3o de um cristal l\u00edquido i\u00f4nico a um solvente amplamente usado como eletr\u00f3lito de baterias de l\u00edtio-metal\u00a0torna o composto mais est\u00e1vel quimicamente, al\u00e9m de melhorar a sua condutividade i\u00f4nica. Com essas propriedades, o eletr\u00f3lito aditivado se mostra promissor para produzir baterias mais dur\u00e1veis, mais seguras e de melhor desempenho.<\/p>\n
Desenvolver eletr\u00f3litos mais est\u00e1veis, de fato, \u00e9 um dos grandes desafios da pesquisa em baterias, principalmente com rela\u00e7\u00e3o \u00e0s promissoras baterias de l\u00edtio-metal. Ainda em desenvolvimento, essa tecnologia, que inclui as baterias de l\u00edtio-oxig\u00eanio, \u00e9 capaz de superar amplamente a tecnologia de \u00edons de l\u00edtio, a mais usada atualmente, quanto \u00e0 quantidade de energia que consegue armazenar. Por\u00e9m, ela esbarra na instabilidade do eletr\u00f3lito.<\/p>\n
O eletr\u00f3lito de uma bateria, vale lembrar, \u00e9 o componente que est\u00e1 em contato com os dois eletrodos. Muitas vezes, como no caso deste estudo, trata-se de uma solu\u00e7\u00e3o l\u00edquida formada por um solvente e sais. A sua fun\u00e7\u00e3o principal \u00e9 fornecer ativamente o caminho para que os \u00edons se desloquem entre os eletrodos transportando cargas el\u00e9tricas – processo essencial \u00e0 carga e descarga da bateria. Por isso, os eletr\u00f3litos de baterias precisam ser bons condutores i\u00f4nicos, al\u00e9m de quimicamente est\u00e1veis.<\/p>\n
De fato, a baixa estabilidade qu\u00edmica torna o eletr\u00f3lito mais suscet\u00edvel a formar compostos indesejados, e \u00e0s vezes t\u00f3xicos, que podem danificar outros componentes da bateria, vazar ou provocar seu aquecimento ou explos\u00e3o. \u201cUm exemplo de eletr\u00f3litos que formam componentes indesejados \u00e9 quando observamos uma bateria com um certo tempo de uso e ela aparenta estar dilatada ou inchada”, ilustra Tuanan Louren\u00e7o, primeiro autor do artigo<\/b><\/a>\u00a0que reporta o trabalho do CINE no Journal of Materials Chemistry A.<\/p>\n A pesquisa reuniu nove membros de dois programas de pesquisa do CINE, o de Ci\u00eancia Computacional de Materiais e Qu\u00edmica (CMSC<\/b><\/a>) e o de Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia (AES<\/b><\/a>) . \u201cComo as equipes possuem diferentes forma\u00e7\u00f5es e experi\u00eancias, as reuni\u00f5es foram muito proveitosas, pois cada um conseguia interpretar os dados de pontos de vistas distintos e complementares\u201d, conta Tuanan. De acordo com ele, as discuss\u00f5es geraram ideias inovadoras, tanto para o desenho de novos experimentos ou c\u00e1lculos quanto para interpretar os dados j\u00e1 obtidos.<\/p>\n No paper, os autores relatam a investiga\u00e7\u00e3o das propriedades de um eletr\u00f3lito baseado no solvente org\u00e2nico DMSO, frequentemente usado em baterias de l\u00edtio-metal, aditivado com um cristal l\u00edquido i\u00f4nico baseado no composto org\u00e2nico imidazol. Cristais l\u00edquidos i\u00f4nicos s\u00e3o sais que se assemelham aos l\u00edquidos i\u00f4nicos por se apresentarem em estado l\u00edquido em temperatura ambiente, mas diferem deles por exibirem fases s\u00f3lidas cristalinas.<\/p>\n Usando ferramentas computacionais e t\u00e9cnicas experimentais, os autores estudaram detalhadamente os efeitos da adi\u00e7\u00e3o do cristal l\u00edquido i\u00f4nico nas propriedades f\u00edsicas, eletroqu\u00edmicas e estruturais do eletr\u00f3lito e conseguiram estabelecer qual \u00e9 a propor\u00e7\u00e3o ideal de aditivo com rela\u00e7\u00e3o ao solvente.<\/p>\n \u201cCom os experimentos n\u00f3s observamos o que est\u00e1 acontecendo com o sistema de uma maneira macrosc\u00f3pica, obtemos as medidas das propriedades para a mat\u00e9ria como ela \u00e9, j\u00e1 que n\u00e3o estamos utilizando nenhum modelo para representar o sistema\u201d, explica Tuanan, que \u00e9 bolsista de p\u00f3s-doutorado no CMSC – CINE. \u201cJ\u00e1 com as simula\u00e7\u00f5es computacionais, n\u00f3s podemos obter as informa\u00e7\u00f5es mais detalhadas de um ponto de vista atom\u00edstico, observando como os \u00e1tomos est\u00e3o organizados, como est\u00e3o interagindo\u201d, completa.<\/p>\n O trabalho mostrou que a adi\u00e7\u00e3o do cristal l\u00edquido i\u00f4nico em determinada medida aumenta tanto a estabilidade qu\u00edmica quanto a condutividade do eletr\u00f3lito. \u201cEm termos pr\u00e1ticos, se temos uma estabilidade qu\u00edmica e condutividade maior, temos um eletr\u00f3lito com uma melhor performance, e podemos talvez ter uma bateria com uma performance superior\u201d, resume Tuanan.<\/p>\n Os testes do eletr\u00f3lito dentro de uma bateria n\u00e3o foram reportados neste artigo, que focou as propriedades do composto, mas j\u00e1 foram realizados. Inclusive, o desempenho real de uma bateria de l\u00edtio metal com eletr\u00f3lito aditivado com cristal l\u00edquido i\u00f4nico foi descrito em uma patente<\/a><\/strong>\u00a0de autoria dos pesquisadores do AES – CINE, que foi licenciada pela Shell.<\/p>\n A pesquisa contou com apoio financeiro da FAPESP e da Shell, al\u00e9m do suporte estrat\u00e9gico da ANP e recursos computacionais da USP e do LNCC.<\/p>\n Refer\u00eancia do artigo cient\u00edfico:<\/strong> Tuning aprotic solvent properties with long alkyl chain ionic liquid for lithium-based electrolytes. Tuanan C. Louren\u00e7o,\u00a0 Let\u00edcia M. S. Barros, Chayene G. Anchieta, Thayane C. M. Nepel,\u00a0 J\u00falia P. O. J\u00falio, Luis Gustavo Dias, Rubens Maciel Filho, Gustavo Doubek and\u00a0Juarez L. F. Da Silva. J. Mater. Chem. 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