Utilizadores de veículos elétricos exigem cada vez mais baterias de nova geração com maior capacidade e carregamento mais rápido do que as baterias de íon-lítio, atualmente em uso.
As baterias de metal de lítio têm sido reconhecidas como baterias recarregáveis promissoras porque o ânodo de metal de lítio apresenta capacidade teórica 10 vezes maior do que o ânodo de grafite comercial. No entanto, durante os processos de carga e descarga, os dendritos de lítio crescem no ânodo, levando a um baixo desempenho da bateria e a curto-circuito.
Sungho Lee, Chefe do Centro de Investigação de Materiais Compostos de Carbono do Instituto KIST Jeonbuk de Materiais de Composição Avançados e KwangSup Eom, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, desenvolveram uma tecnologia que melhora a durabilidade usando fibra de carbono como material de ânodo para baterias de metal de lítio.
A equipe de investigação substituiu o filme fino de cobre revestido com metal de lítio por um papel fino de fibra de carbono contendo metal de lítio. O papel de fibra de carbono desenvolvido possui estrutura hierárquica no monofilamento de carbono composto de carbono amorfo e nanopartículas inorgânicas, que resulta em aumento da afinidade do lítio e prevenção do crescimento de dendritos de lítio.
Embora o ânodo de filme fino de cobre entre em curto-circuito após aproximadamente 100 ciclos, o ânodo de papel de fibra de carbono desenvolvido exibe excelente estabilidade cíclica por 300 ciclos.
Além disso, do ponto de vista do processo, a bateria de metal de lítio com uso de papel de fibra de carbono desenvolvido mostra uma alta densidade de energia de 428 Wh/kg, que é aproximadamente 1,8 vezes maior do que a do filme fino de cobre (240 Wh/kg).
Para Sung-Ho Lee do Centro do KIST, que liderou a investigação, “a densidade cinco vezes menor e o custo mais baixo da fibra de carbono em comparação com o cobre”, e por isso, “o material de ânodo proposto é uma conquista importante que pode acelerar a comercialização de baterias de metal de lítio duráveis e leves”.
