Cientistas da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, na Coreia do Sul, desenvolveram um eléctrodo que utiliza um campo magnético externo para regular o movimento dos íons de lítio, reduzindo efectivamente o crescimento de dendritos e aumentando a capacidade e a segurança das baterias.
A tecnologia, liderada por Song Kang, apresenta um desempenho energético significativamente superior ao das baterias actuais, podendo aliviar as preocupações com a autonomia dos veículos eléctricos. O novo ânodo híbrido reduz ainda o risco de fuga térmica e de explosões, um dos principais problemas associados às baterias de alta densidade energética.
Os ânodos de lítio metálico oferecem uma capacidade teórica muito elevada, mas são limitados pela formação de dendritos que podem causar curto-circuitos, enquanto os ânodos de grafite, hoje mais comuns, apresentam restrições de capacidade, reforçando a importância de soluções de próxima geração.
Apesar do seu potencial revolucionário para a indústria de baterias, o princípio do controlo magnético é simples: quando o lítio é inserido no ânodo de ferrite de manganês (Mn₃O₄), formam-se nanopartículas metálicas ferromagnéticas que, sob a acção de um campo magnético gerado por um íman permanente integrado na bateria, alinham-se como microímans no interior do eléctrodo, distribuindo os iões de lítio de forma mais uniforme e reduzindo a sua concentração em zonas críticas, onde tendem a formar dendritos.
Durante esse processo, a força de Lorentz – a força exercida por um campo magnético sobre partículas carregadas – dispersa ainda mais os íons de lítio, promovendo um transporte uniforme. Como resultado, em vez de formar dendritos perigosos, o ânodo desenvolve uma camada de deposição de lítio metálico lisa, densa e uniforme.
Bateria híbrida
O ânodo funciona como um sistema híbrido, armazenando lítio tanto na matriz de óxido quanto como lítio metálico, depositado na superfície. O mecanismo possibilita uma capacidade de armazenamento de energia aproximadamente quatro vezes maior do que a de ânodos de grafite comerciais, mantendo ciclos de carga e descarga estáveis, sem formação de dendritos.
O protótipo construído pela equipa manteve uma eficiência coulombiana acima de 99% por mais de 300 ciclos de carregamento e uso, demonstrando excelente estabilidade. “Essa abordagem resolve simultaneamente os dois maiores desafios dos ânodos de lítio metálico: instabilidade e formação de dendritos. Ela representa um novo caminho para baterias de lítio metálico mais seguras e confiáveis”, explicou o professor Won Kim, sublinhando: “Esperamos que esta tecnologia sirva como base para aprimorar a capacidade, a vida útil e a velocidade de carregamento das baterias de próxima geração.”
