Energia
Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/07/2025
esquerda, o separador base de madeira, essencialmente lignina. direita, um separador comum, feito de material plstico, que pode derreter em caso de problemas – justamente quando ele mais necessrio, quando a bateria comea a esquentar.
[Imagem: Molly Killingbeck/MSU]
Madeira na bateria
Um material natural encontrado na madeira pode melhorar a segurana das baterias e, ao mesmo tempo, aumentar sua vida til.
A ideia garantir a segurana dos consumidores, cada vez mais preocupados com os riscos associados ao uso de baterias de ons de ltio, que so usadas em tudo, de celulares e brinquedos a veculos eltricos.
Huanhuan Jia e colegas da Universidade Estadual de Michigan, nos EUA, sintetizaram uma verso da lignina – um ingrediente natural da madeira que d suporte e rigidez s rvores – que permitiu criar um separador muito fino para ser usado dentro de baterias de ons de ltio, para evitar os curtos-circuitos que causam incndios e exploses.
Dentro de uma bateria, os eletrodos do ctodo, com carga positiva, e do nodo, com carga negativa, guiam o fluxo de eletricidade. Para manter esses eletrodos separados, normalmente usa-se um separador feito de polietileno e polipropileno, materiais plsticos que podem encolher a temperaturas prximas a 100 graus Celsius. Sem a proteo do separador, os lados do ctodo e do nodo da bateria correm o risco de se tocar, causando um curto-circuito acidental e possvel incndio ou exploso.
Em contraste, os separadores base de lignina permaneceram estveis e no diminuram de tamanho at temperaturas de 300 graus Celsius, permitindo manter a bateria segura at temperaturas muito mais elevadas.
A equipe testou diferentes espessuras de lignina e descobriu que pelculas medindo 25 micrmetros – menos do que um quarto de um fio de cabelo humano – so as mais eficazes em manter o interior da bateria estvel e evitar que o nodo e o ctodo entrem em contato um com o outro.
Processo de sntese do separador de lignina e medies de sua espessura (direita).
[Imagem: Huanhuan Jia et al. – 10.1002/adma.202419694]
Bateria que dura 60% mais
Usar o filme de lignina dentro da bateria teve outro benefcio: Como a bateria ficou mais estvel, isso resultou em um ciclo de vida muito otimizado – a quantidade de vezes que a bateria pode ser carregada e usada.
“Ficamos surpresos ao ver que o filme de lignina tambm melhorou a vida til da bateria. Aumentamos a vida til da bateria em 60%,” disse a professora Chengcheng Fang.
Uma terceira vantagem de natureza ambiental. A equipe conseguiu fabricar os separadores de lignina usando um mtodo de processamento a seco de baixo custo. Isso permitiu a produo de grandes quantidades do filme de lignina sob demanda, evitando o uso de solventes nocivos comumente utilizados na fabricao tradicional de separadores.
O mtodo desenvolvido pela equipe permitiu alcanar uma converso de 100% da matria-prima, criando os filmes sem gerar resduos ou poluio. “A lignina, particularmente o lignossulfonato, naturalmente abundante e no precisa de nenhum tratamento adicional para funcionar em baterias,” disse Fang. “Este trabalho demonstra um novo caminho de design para melhorar tanto a segurana quanto a capacidade de fabricao de materiais para baterias.”
Bibliografia:
Artigo: Lignin-Based Separators for Lithium-Ion Batteries via a Dry Fibrillation Method
Autores: Huanhuan Jia, Jingjing Liu, Boling Liu, Robert Kuphal, Vittorio Mottini, Paul Monday, Madelyn Ball, Jinxing Li, Mojgan Nejad, Chengcheng Fang
Revista: Advanced Materials
Vol.: 37, Issue19
DOI: 10.1002/adma.202419694
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