Engenheiros coreanos demonstraram porquê não devemos usar a bateria dos aparelhos eletroeletrônicos até o fim da carga. Danos no eletrodo ocorrem por carga baixa, e degradam a bateria.
Seungyun Jeon e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Pohang descobriram um mecanismo de degradação nunca antes documentado, que ocorre durante o uso das baterias de íons de lítio até próximo do esgotamento de sua carga.
A pesquisa foi publicada na Revista Advanced Energy Materials
As baterias de íons de lítio, incluindo as usadas nos celulares e nos veículos elétricos, tipicamente usam cátodos ternários feitos de uma liga de níquel-manganês-cobalto (NMC).
Para reduzir os custos, a indústria tem aumentado o teor de níquel, minimizando o uso de cobalto, que é muito mais caro.
No entanto, um teor maior de níquel tende a encurtar o ciclo de vida geral da bateria. O que não se sabia é que isso pode ficar ainda pior caso a bateria seja usada até o final de sua carga.
Jeon descobriu que, quando uma bateria é usada por longos períodos sem recarga, ocorre na superfície do cátodo um fenômeno conhecido como “reação de quase conversão”.
Durante essa reação, o oxigênio escapa da superfície e se combina com o lítio, formando óxido de lítio (Li2O) durante o uso da bateria, particularmente quando sua tensão está em torno de 3,0 V.
Esse composto reage ainda mais com o eletrólito, gerando gás e acelerando a degradação da bateria, a ponto de fazê-la inchar.
A reação de quase conversão teve efeitos mais severos nas baterias com cátodos com níveis mais altos de níquel em sua composição.
Mais importante, quando as baterias são usadas até que a maior parte de sua capacidade esteja esgotada, os efeitos do processo de degradação, incluindo o inchaço da bateria, tornam-se cada vez mais pronunciados.
Não use sua bateria até o fim da carga
Embora seja difícil convencer a indústria a voltar à composição anterior de cobalto, os pesquisadores confirmaram que os consumidores podem contar com um método simples para se defender da degradação acelerada das suas baterias.
A equipe estendeu significativamente a vida útil das baterias otimizando seu uso, particularmente evitando a descarga total.
Em experimentos com baterias de alto níquel (contendo mais de 90% de níquel), aquelas descarregadas profundamente o suficiente para desencadear a reação de quase conversão retiveram apenas 3,8% de sua capacidade após 250 ciclos, enquanto baterias com uso controlado mantiveram 73,4% de sua capacidade mesmo após 300 ciclos.
“O impacto do descarregamento, o processo real de uso de uma bateria, foi amplamente ignorado até agora. Esta pesquisa apresenta uma direção importante para o desenvolvimento de baterias mais duradouras,” disse o professor Jihyun Hong, coordenador da equipe.
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PESQUISA: USAR CARGA DA BATERIA ATÉ O FINAL REDUZ VIDA ÚTIL
Bibliografia
Artigo: Reduction-Induced Oxygen Loss: the Hidden Surface Reconstruction Mechanism of Layered Oxide Cathodes in Lithium-Ion Batteries
Autores: Seungyun Jeon, Gukhyun Lim, Hoseok Lee, Hyunyoung Park, Min Kyung Cho, Chan Kim, YeEun Lee, Jaehoon Kim, Minhyung Kwon, Jung-Keun Yoo, Hyangsoo Jeong, Jinwoo Kim, Seung-Ho Yu, Minah Lee, Jongsoon Kim, Jihyun Hong
Revista: Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.202404193
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