PESQUISADORES REVELAM QUE GRAFENO PODE GARANTIR BATERIAS PARA E-BIKES MAIS SEGURAS

PESQUISADORES REVELAM QUE GRAFENO PODE GARANTIR BATERIAS PARA E-BIKES MAIS SEGURAS

A expansão do mercado das e-bikes e a popularização utilização das baterias de íons de Lítio que possibilitam uma maior autonomia nas viagens com uma única carga, graças à sua ampla capacidade de armazenamento, também trouxeram uma situação que para muitos era desconhecida: a possibilidade, em situações particulares de que essas baterias peguem fogo, em uma ocorrência conhecida por pesquisadores como “fuga térmica”.

Esses incidentes ocorrem com mais frequência quando as baterias superaquecem ou passam por ciclos rápidos de carga. Um grupo de pesquisadores da Universidade de Illinois, da Faculdade de engenharia de Chicago descobriu um método que aumenta a segurança das baterias; para isso utilizaram o grafeno, definido por muitos como a maravilha do século 21.

O grafeno tem capacidade de bloquear a liberação de oxigênio em caso de incêndio causado por fuga térmica. Quando isso acontece, o cátodo da bateria (geralmente de cobalto e lítio) se decompõe, liberando o oxigênio. Se o oxigênio se combinar com outros produtos inflamáveis ​​liberados pela decomposição do eletrólito sob calor suficientemente alto, pode ocorrer combustão espontânea. Os pesquisadores constataram que quando o cátodo é coberto com uma camada superfina de grafeno, medida em nanômetros, a liberação de oxigênio será efetivamente bloqueada, garantindo uma maior segurança e sem aumentar o tamanho da bateria.

 “Pensamos que se houvesse uma maneira de evitar que o oxigênio saísse do catodo e se misturasse com outros produtos inflamáveis da bateria, poderíamos reduzir as chances de um incêndio ocorrer ”, declarou Reza Shahbazian-Yassar, professor associado de engenharia mecânica e industrial na Universidade de Illinois, e um dos autores da pesquisa.

O grafeno também é forte, flexível e pode ser feito para ser eletricamente condutivo.  O professor Shahbazian-Yassar e Soroosh Sharifi-Asl, um estudante de engenharia mecânica e industrial da UIC e principal autor do estudo, alteraram quimicamente o grafeno para torná-lo eletricamente condutivo. Em seguida, eles envolveram as partículas minúsculas do eletrodo de cátodo de óxido de cobalto e lítio no grafeno condutor.

Quando analisaram as partículas de óxido de cobalto e lítio envoltas em grafeno utilizando microscopia eletrônica, observaram que a liberação de oxigênio sob alto calor foi reduzida significativamente, em comparação com partículas não-cobertas com grafeno. Nos testes feitos em baterias que receberam o novo tratamento, quando mediram o oxigênio liberado durante o ciclo da bateria, quase não detectaram oxigênio escapando dos catodos, mesmo com tensões muito altas. A bateria de lítio continuou a ter bom desempenho mesmo após 200 ciclos.

“O cátodo da bateria recoberto, perdeu apenas cerca de 14% de sua capacidade após o ciclo rápido, em comparação com uma bateria de metal de lítio convencional, onde o desempenho caiu cerca de 45% sob as mesmas condições", disse Sharifi-Asl.

"O grafeno é o material ideal para bloquear a liberação de oxigênio no eletrólito.  Nossa pesquisa mostra que seu uso no cátodo pode reduzir com segurança a liberação de oxigênio e pode ser uma maneira de reduzir significativamente o risco de incêndio nessas baterias - que alimentam tudo, de nossos telefones a nossos carros. ” conclui o professor Shahbazian-Yassar.

Segundo o especialista em baterias de íon de lítio James Post “Além disso, o grafeno também oferece uma maior capacidade potencial e vida útil quando o cátodo e o ânodo são cobertos com grafeno. A condutividade extremamente alta e a redução da oxidação do grafeno causam uma resistência interna muito menor e de longo prazo e, portanto, menos perdas de calor. Calor mais baixo significa maior durabilidade e menor resistência interna, maior capacidade a longo prazo, maior durabilidade e menor resistência interna, o que significa maior capacidade a longo prazo. ”. 

O resultado positivo com a utilização do grafeno, levou a Tesla Motors a iniciar testes com essa nova  tecnologica, o que na prática se traduz em uma grande possibilidade de que muito em breve, os produtores de baterias passem a adotar esse novo método de fabricação.

(Fonte: UIC Today/Bike Europe)

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24 Julho 2019

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