Artigo - parte 2
o momento, vários modelos teóricos estão sendo propostos e analisados. A formação da SEI é um tópico em evidência e estudo para a comunidade científica, empresas e centros de pesquisas, pois este entendimento ajudará a obter baterias com melhor design, com maior tolerância a situações de abuso e capacibilidade. Outros tipos de eletrólitos também vêm sendo desenvolvidos para baterias de lítio-íon, tais como polímeros, gel e cerâmico, conhecidos também como eletrólitos sólidos. Os eletrólitos de polímeros são livres de solvente e usa um polímero de elevado peso molecular com um sal de lítio dissolvido. Ressalta-se que o eletrólito polimérico não é considerado polieletrólito. As vantagens do eletrólito polimérico sobre o eletrólito líquido são o aumento da segurança devido as propriedades de baixa volatilidade, design flexível e a eliminação do separador. O eletrólito polimérico pode ser processado mais fácil do que o eletrólito líquido. Processos fabris podem ser simplificados, com consequente redução significativa do custo da bateria. Similarmente a outros eletrólitos, os eletrólitos poliméricos devem apresentar estabilidade eletroquímica, térmica e mecânica nas condições operacionais das baterias de lítio-íon. Um dos polímeros mais estudados é o polioxietileno, que tem sido combinado com vários sais de lítio, tais como LiCF3SO3 e LiClO4. A condução iônica do polioxietileno ocorre principalmente na fase amorfa. Os íons podem ser transportados pelo movimento semirandômico dos segmentos curtos do polímero. Para manter uma boa estabilidade mecânica a condutividade iônica poderá ser sacrificada. Tipicamente o valor da condutividade é 10-8S/cm, significantemente menor do que o eletrólito líquido. Baterias de lítio-íon baseadas em eletrólitos poliméricos apresentam design flexível e podem ser fabricadas nos formatos cilíndrico, botão, prismática, pouch e outras configurações. Outro tipo de eletrólito é o denominado gel, onde o sal de lítio e o solvente polar são dissolvidos e adi20
RBS Magazine
RECENTEMENTE
sendo muito pesquisada é o desenvolvimento de eletrólito cerâmico com ELETRÓLITOS CERÂMICOS condutividade elevada na temperatura ambiente. Vários sulfetos, óxidos e fosfatos têm sido pesquisados. Os TÊM ATRAÍDO MUITO pesquisadores acreditam que os eletrólitos cerâmicos serão utilizados na A ATENÇÃO próxima geração de baterias de lítio-íon (baterias de lítio metálico) princicionados numa rede ativa de um po- palmente para veículos elétricos, delímero de alto peso molecular. LiPF6 e vido a seu excelente desempenho em solventes de carbonato são tipicamen- relação à segurança. te utilizados, similar aos eletrólitos Separadores líquidos. A fase líquida é totalmente absorvida no polímero, para evitar o O separador é um componente problema de vazamento. A condutividade do eletrólito gel geralmente é essencial nas baterias de lítio-íon, asbem maior, quando comparada com sim como nas outras tecnologias de o eletrólito polimérico. Há um núme- acumuladores elétricos, pois tem um ro de polímeros que estão sendo ex- papel crítico impedindo o contato fíplorados para esta função, incluindo sico entre o ânodo e cátodo e evitando poliacrionitrila, cloreto de polivinil, ocorrência de curto-circuito. Ao mesfluroreto de polinilledeno e polimetil mo tempo deve permitir que íons de metacrilato. Na preparação do ele- lítio do eletrólito passem através dele. trólito gel, o aumento da viscosidade O separador deve ser quimicamente pode ser atingido pela adição de po- estável e inerte em contato com o elelímeros solúveis. Alternativamente trólito e eletrodos, mecanicamente ropode ser utilizado matriz polimérica busto na faixa de operação de tensão e microporosa com características de o tamanho de seus dos poros deve ser inferior a 1 μm. Vários separadores, absorção no eletrólito. incluindo membranas poliméricas Recentemente eletrólitos cerâmi- microporosa, materiais nonwonem e cos têm atraído muito a atenção. Há membranas inorgânicas vem sendo longo tempo os eletrólitos cerâmicos explorados. Separadores a base de são usados em células ao combustível materiais de poliolefina microporosa e atualmente tem aumentado o inte- baseada em membranas poliméricas resse no uso para baterias de lítio-íon. são dominantes nas baterias de lítioA vantagem do eletrólito cerâmico é -íon comercial com eletrólito líquido. a segurança, pois não são adicionaOs separadores microporosos dos solventes orgânicos inflamáveis. As baterias com eletrólito cerâmico da membrana do polímero deve ser podem ser usadas em condições ope- muito fino (tipicamente ~25μm) e racionais de elevada temperatura, tais altamente poroso (tipicamente 40%) como dispositivos médicos que ne- para reduzir a resistência e aumentar cessitam ser esterilizadas em estufas a condutividade iônica. Ao mesmo com elevada temperatura e pressão. tempo as membranas poliméricas deAs baterias na estufa devem supor- vem ser robustas. Outros parâmetros tar temperatura em torno de 130 ºC que devem ser considerados na selee pressão de 30 psi sem deteriorar ção da membrana microporosa poseu desempenho após a esterilização. limérica é baixo encolhimento, perOutra vantagem interessante para o meabilidade, molhabilidade e custo. uso de eletrólito cerâmico em aplica- Outra interessante vantagem de usar ção de temperatura elevada é que sua membrana porosa polimérica como condutividade iônica aumenta com separador, é que os compostos de o aumento da temperatura. A tem- multicamadas adequadamente projeperatura elevada cria um movimen- tados com separador poderão interto iônico dos pontos de defeitos, que romper a operação da bateria em caso determina a condutividade iônica e de curto-circuito e avalanche térmica, requerer energia. Uma área que vem funcionando similarmente como um