Professor Kyu-Younger Park do Instituto de Tecnologia Ferrosa e Eco Materiais, Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, Postech Liderou uma equipe de pesquisa que colaborou com a Samsung SDI, a Northwestern College e a Universidade de Chung-Ang para desenvolver tecnologia que aumentará significativamente a vida útil e a densidade energética das baterias de veículos elétricos (EV). O estudo foi publicado recentemente em ACS Nano.
Uma bateria usada em veículos elétricos deve continuar funcionando mesmo depois de ser cobrada e drenada várias vezes. No entanto, a tecnologia existente tem um problema significativo: os elementos ativos positivos da bateria se expandem constantemente e contraem durante o processo de carregamento e descarga, levando a pequenas rachaduras dentro da bateria.
O desempenho da bateria diminui significativamente com o tempo. Os pesquisadores estão tentando impedir isso, fortalecendo os materiais ativos do cátodo ou adicionando dopantes de reforço, mas esses métodos ainda não são viáveis.
A chave para essa descoberta é a técnica de ‘revestimento nano-spring’, que pode criar estruturas elásticas. Os pesquisadores aplicaram um nanotubo de carbono de paredes com várias paredes (MWCNT) na superfície dos materiais do eletrodo da bateria.
Essa energia de deformação absorvida é criada durante os processos de carregamento e descarga, evitando rachaduras e limitando as variações de espessura do eletrodo, melhorando a estabilidade. A equipe controlou as rachaduras com sucesso e eficaz na bateria, prolongando sua vida útil e aumentando o desempenho.
Essa abordagem reduz a resistência causada por variações de quantity no materials usando apenas uma pequena quantidade (0,5wt%, porcentagem de peso) de materials condutor. Pode obter uma alta densidade de energia de 570 wh/kg ou superior. Ele também tem uma longevidade alta, com 78% da capacidade inicial da bateria restante após 1.000 ciclos de carga e descarga ou mais.
Essa técnica, em specific, pode ser facilmente integrada aos processos de fabricação de baterias existentes, permitindo a produção e comercialização em escala rápida. É provável que esse avanço supere as restrições atuais na tecnologia de baterias, abrindo caminho para baterias EV mais eficientes e duradouras, o que pode ajudar a projetar veículos elétricos superiores.
Com uma abordagem diferente dos existentes, esta pesquisa controlou efetivamente as alterações que podem ocorrer em uma bateria durante o processo de carregamento e descarga. Essa tecnologia pode ser amplamente utilizada não apenas na indústria de baterias secundárias, mas também em várias indústrias onde a durabilidade materials é importante.
Parque Kyu-Younger, Professor, Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang
Esta pesquisa foi financiada pela Samsung SDI, pelo Ministério do Comércio, Indústria e Energia e Fundo de Pesquisa Básica do Ministério da Ciência e Tecnologia da Informação.
Referência do diário:
Lim, J.-H. et. al. (2025) Melhorando a resiliência mecânica em cátodos de bateria de íons de lítio com revestimentos de estrutura elástica em nanoescala. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.4c14980