CiênciaFísica Novos desenvolvimentos em baterias de lítio-oxigénio podem revolucionar armazenamento de energia Por TV Europa - tveuropa@tveuropa.pt 15 Junho 2025 - 20:21 Partilhar no Facebook Novos desenvolvimentos em baterias de lítio-oxigénio podem revolucionar armazenamento de energia. Foto: Rosa Pinto Baterias de lítio-oxigénio (LiO?) oferecem mais de 10 vezes a densidade energética das baterias convencionais de íons de lítio, o que as torna atraentes para veículos elétricos e armazenamento de energia em rede. No entanto, as baterias de lítio-oxigénio enfrentam sérias limitações, como a cinética de reação lenta no cátodo e metal de lítio instável no ânodo. Os desafios das baterias de lítio-oxigénio são a perda de capacidade, alto sobrepotencial e crescimento perigoso de dendritos. Desenvolvimentos anteriores melhoraram o cátodo ou o ânodo individualmente, mas uma abordagem unificada permanece indefinida. Além disso, produtos de descarga comuns, como Li?O? e Li?CO?, podem obstruir os poros e degradar o desempenho. Para os investigadores, devido aos desafios persistentes, são necessários e urgentes novos materiais e estratégias integradas para impulsionar as baterias de LiO? para o seu uso prático. Investigadores do Instituto de Tecnologia de Harbin (Shenzhen) e da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz desenvolveram um material catalisador de dupla função que aborda as duas principais barreiras no desenvolvimento de baterias de LiO?. Os resultados do estudo, já publicados na "eScience", apresentam um catalisador de níquel atómico de baixa carga (Ni-N/rGO) que melhora as reações catódicas e protege o ânodo de lítio. O design inovador não melhora apenas a eficiência energética e o desempenho do ciclo, mas também oferece insights sobre o transporte de carga e o comportamento de deposição de lítio. Uma abordagem integrada que abre novos caminhos para a construção de baterias de LiO? duráveis e de alta capacidade. A equipa de investigadores sintetizou sítios de níquel em escala atómica - átomos individuais e nanoaglomerados - dispersos em óxido de grafeno reduzido (rGO) dopado com nitrogénio. O material, denominado Ni2-N/rGO, demonstrou catalisar as reações de redução e evolução de oxigénio (ORR/OER) com eficiência excecional. Comparado aos cátodos tradicionais, o novo catalisador atingiu mais de 16.000 mAh g?¹ em capacidade de descarga e ciclos estáveis ao longo de 200 ciclos. Simulações da teoria funcional da densidade (DFT) confirmaram que sítios atómicos adjacentes de Ni aumentam a adsorção de LiO? e reduzem as barreiras de energia para a decomposição de Li?O?, explicando o sobrepotencial reduzido (1,08 V). Os investigadores realçam que Ni?-N/rGO também serve como um revestimento protetor para ânodos de metal de lítio. Quando aplicado, reduz a formação de dendritos e a corrosão, estendendo a vida útil da bateria para 300 ciclos sob condições de alta corrente. Microscopia e espectroscopia de impedância confirmaram que a camada protetora mantém a integridade estrutural e a migração suave de Li?. As análises DEMS e XPS reforçaram ainda mais a capacidade do material de permitir reações reversíveis sem subprodutos parasitas. Ao resolver problemas-chave em ambos os elétrodos, este catalisador multifuncional demonstra como a engenharia atómica pode redefinir os limites de desempenho das baterias da próxima geração. "Este trabalho é significativo porque resolve dois problemas de longa data em baterias de lítio-oxigénio usando um único material", disse Deping Li, autor sénior do estudo. "Ao projetar catalisadores de níquel atomicamente dispersos que simultaneamente melhoram a cinética da reação do cátodo e estabilizam o ânodo de lítio, mostramos um caminho claro para sistemas LiO? práticos e de alto desempenho. A combinação de teoria, caracterização in situ e testes de ciclagem em condições reais torna esta uma estrutura atraente para futuras investigações." O catalisador de dupla função Ni-N/rGO apresenta uma solução escalável para os principais gargalos no desenvolvimento de baterias de LiO?, tornando-o promissor para aplicações comerciais de armazenamento de energia. A capacidade de reduzir a polarização, suprimir dendritos e garantir ciclagem de alta taxa pode acelerar a implantação de sistemas LiO? em veículos elétricos, sistemas eletrónicos portáteis e armazenamento em rede. Para os investigadores, como indica a Academia de Ciências Chinesa, além das baterias, os princípios demonstrados - design de material em nível atómico, multifuncionalidade e integração sinérgica de elétrodos - podem inspirar inovações em catálise, eletroquímica e ciência dos materiais. Futuros estudos deverão explorar maneiras de otimizar a síntese, reduzir custos e expandir a compatibilidade com outros sistemas de energia. Sugira uma correção Motivo: * Proposta de Revisão Hiperligação Partida Outro Motivo Indique o seu nome: * O seu Email: * Detalhes: * Enviar [Additional Text]: Novos desenvolvimentos em baterias de lítio-oxigénio podem revolucionar armazenamento de energia Sugerir correção TV Europa