A tecnologia escalável de grafeno pode melhorar significativamente a segurança e o desempenho da bateria #ÚltimasNotícias

Pesquisadores da Universidade de Swansea, em colaboração com a Universidade de Tecnologia de Wuhan e a Universidade de Shenzhen, desenvolveram uma técnica pioneira para produzir coletores de corrente de grafeno em larga escala.

Este avanço promete melhorar significativamente a segurança e o desempenho das baterias de íons de lítio (LIBs), abordando um desafio crítico na tecnologia de armazenamento de energia.

Publicado em Natureza Engenharia Químicao estudo detalha o primeiro protocolo bem-sucedido para a fabricação de folhas de grafeno sem defeitos em escala comercial. Essas folhas oferecem condutividade térmica extraordinária — até 1.400,8 W m^-1 E^-1—quase dez vezes maior do que os coletores de corrente tradicionais de cobre e alumínio usados ​​em LIBs.

“Este é um passo significativo para a tecnologia de baterias”, disse o Dr. Rui Tan, coautor principal da Swansea University. “Nosso método permite a produção de coletores de corrente de grafeno em uma escala e qualidade que podem ser facilmente integradas à fabricação de baterias comerciais. Isso não apenas melhora a segurança da bateria ao gerenciar o calor de forma eficiente, mas também aumenta a densidade de energia e a longevidade.”

Uma das preocupações mais urgentes no desenvolvimento de LIBs de alta energia, especialmente aquelas usadas em veículos elétricos, é a fuga térmica — um cenário perigoso em que o calor excessivo leva à falha da bateria, geralmente resultando em incêndios ou explosões. Esses coletores de corrente de grafeno são projetados para mitigar esse risco dissipando calor de forma eficiente e prevenindo as reações exotérmicas que levam à fuga térmica.

“Nossa estrutura densa e alinhada de grafeno fornece uma barreira robusta contra a formação de gases inflamáveis ​​e evita que o oxigênio permeie as células da bateria, o que é crucial para evitar falhas catastróficas”, explicou o Dr. Jinlong Yang, coautor principal da Universidade de Shenzhen.

O processo recém-desenvolvido não é apenas um sucesso de laboratório, mas uma solução escalável, capaz de produzir folhas de grafeno em comprimentos que variam de metros a quilômetros. Em uma demonstração significativa de seu potencial, os pesquisadores produziram uma folha de grafeno de 200 metros de comprimento com uma espessura de 17 micrômetros. Esta folha manteve alta condutividade elétrica mesmo depois de ser dobrada mais de 100.000 vezes, tornando-a ideal para uso em eletrônicos flexíveis e outras aplicações avançadas.

Essa nova abordagem também permite a produção de folhas de grafeno com espessuras personalizáveis, o que pode levar a baterias ainda mais eficientes e seguras.

Essa inovação pode ter implicações de longo alcance para o futuro do armazenamento de energia, particularmente em veículos elétricos e sistemas de energia renovável, onde segurança e eficiência são fundamentais.

Esta equipe de pesquisa colaborativa internacional liderada pelo Prof. Liqiang Mai e Prof. Daping He da Universidade de Tecnologia de Wuhan, Dr. Jinlong Yang da Universidade de Shenzhen e Dr. Rui Tan da Universidade de Swansea continua a refinar seu processo, com esforços contínuos para reduzir a espessura das folhas de grafeno e melhorar ainda mais suas propriedades mecânicas, explorando também este novo material além das baterias de íons de lítio, como baterias de fluxo redox e baterias de íons de sódio com a assistência do grupo da Professora Serena Margodonna da Universidade de Swansea.