“Combustão” pode fazer cátodos para lítio

Oct 19, 2023

15 de março de 2023 por Nancy Stauffer

Queimar coisas produz fuligem. E essa fuligem contém materiais que foram transformados em outra coisa. ComoNancy Stauffer no MITexplica, uma nova pesquisa mostrou que o processo de queima pode ser usado paraproduzir cátodos muito mais baratos, mais rápidos, mais simples e com menos energia do que o método padrão . É outro exemplo, vindo de uma direção inesperada, de inovaçõesreduzir os custos de um componente essencial da transição energética: as baterias . Testes mostram que as baterias de íons de lítio resultantesdesempenho tão bom quanto aqueles usados ​​em EVs hoje , fornecendo uma autonomia comparável, taxa de carga e descarga e vida útil. As etapas essenciais do novo processo sãojá usado em outras partes da indústria, então os pesquisadores acreditam que a comercialização rápida e o aumento de escala devem ser possíveis.

Usando a combustão para fazer baterias melhores . Uma equipe do MIT está trabalhando para aproveitar a combustão para produzir materiais valiosos, incluindo alguns que são críticos na fabricação de baterias de íon-lítio.Por Nancy Stauffer,Notícias do MIT.

Por mais de um século, grande parte do mundo funcionou com a combustão de combustíveis fósseis. Agora, para evitar a ameaça da mudança climática, o sistema de energia está mudando. Notavelmente, os sistemas solar e eólico estão substituindo a combustão de combustíveis fósseis para gerar eletricidade e calor, e as baterias estão substituindo o motor de combustão interna para alimentar veículos. À medida que a transição energética progride, pesquisadores em todo o mundo estão enfrentando os muitos desafios que surgem.

Sili Deng passou sua carreira pensando em combustão. Agora professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica e Professor de Desenvolvimento de Carreira da Classe de 1954, Deng lidera um grupo do MIT que, entre outras coisas, desenvolve modelos teóricos para ajudar a entender e controlar sistemas de combustão para torná-los mais eficientes e controlar a formação de emissões, incluindo partículas de fuligem.

"Então pensamos, dada a nossa experiência em combustão, qual é a melhor maneira de contribuir para a transição energética?" diz Deng. Ao considerar as possibilidades, ela observa que a combustão se refere apenas ao processo – não ao que está queimando. "Embora geralmente pensemos em combustíveis fósseis quando pensamos em combustão, o termo 'combustão' abrange muitas reações químicas de alta temperatura que envolvem oxigênio e normalmente emitem luz e grandes quantidades de calor", diz ela.

Dada essa definição, ela viu outro papel para a expertise que ela e sua equipe desenvolveram: eles poderiamexplorar o uso da combustão para produzir materiais para a transição energética . Em condições cuidadosamente controladas,chamas de combustão podem ser usadas para produzir fuligem não poluente, mas sim materiais valiosos, incluindo alguns que são críticos na fabricação de baterias de íons de lítio.

A demanda por baterias de íon-lítio deve disparar nas próximas décadas. As baterias serão necessárias para alimentar a crescente frota de carros elétricos e para armazenar a eletricidade produzida pelos sistemas solar e eólico para que possa ser entregue mais tarde quando essas fontes não estiverem gerando. Alguns especialistas projetam quea demanda global por baterias de íons de lítio pode aumentar dez vezes ou mais na próxima década.

Dadas essas projeções, muitos pesquisadores estão procurando maneiras de melhorar a tecnologia da bateria de íon-lítio. Deng e seu grupo não são cientistas de materiais, então eles não se concentram em fazer novos e melhores produtos químicos para baterias. Em vez disso, seu objetivo é encontrar uma maneira de reduzir o alto custo de fabricação de todas essas baterias. Egrande parte do custo de fabricação de uma bateria de íon-lítio pode ser atribuída à fabricação de materiais usados ​​para fazer um de seus dois eletrodos - o cátodo.

Os pesquisadores do MIT começaram sua busca por economia de custos considerando os métodos agora usados ​​para produzir materiais catódicos. As matérias-primas são normalmente sais de vários metais, incluindo o lítio, que fornece íons – as partículas eletricamente carregadas que se movem quando a bateria é carregada e descarregada. A tecnologia de processamento visa produzir minúsculas partículas, cada uma formada por uma mistura desses ingredientes com os átomos dispostos na estrutura cristalina específica que proporcionará o melhor desempenho na bateria finalizada.