As baterias de íons de lítio de carregamento rápido são onipresentes, alimentando tudo, desde celulares e laptops a veículos elétricos. Eles também são notórios por superaquecer ou pegar fogo.
Agora, com um modelo computacional inovador, um engenheiro mecânico da Universidade de Wisconsin-Madison obteve um novo entendimento de um fenômeno que faz com que as baterias de íon de lítio falhem.
Desenvolvido por Weiyu Li, professor assistente de engenharia mecânica da UW-Madison, o modelo explica o revestimento de lítio, no qual o carregamento rápido desencadeia o lítio metálico a se acumular na superfície do ânodo de uma bateria, fazendo com que a bateria se degradasse mais rápido ou pegue fogo.
Esse conhecimento pode levar a baterias de íons de lítio que são mais seguras e duradouras.
Os mecanismos que desencadeiam o revestimento de lítio, até agora, não foram bem compreendidos. Com seu modelo, Li estudou lítio revestido em um ânodo de grafite em uma bateria de íons de lítio. O modelo revelou como a interação complexa entre o transporte de íons e as reações eletroquímicas aciona o revestimento de lítio. Ela detalhou seus resultados em um artigo publicado em 10 de março de 2025, no diário Cartas de energia da ACS.
“Usando esse modelo, pude estabelecer relacionamentos entre fatores -chave, como condições operacionais e propriedades do materials e o início do revestimento de lítio”, diz Li. “A partir desses resultados, criei um diagrama que fornece orientações baseadas em física sobre estratégias para mitigar o revestimento. O diagrama torna essas descobertas muito acessíveis e os pesquisadores podem aproveitar os resultados sem precisar realizar simulações adicionais”.
Os pesquisadores podem usar os resultados de Li para projetar não apenas os melhores materiais da bateria – mas, o mais importante, os protocolos de carregamento que prolongam a duração da bateria.
“Essa orientação baseada na física é valiosa porque nos permite determinar a maneira superb de ajustar as densidades atuais durante o carregamento, com base no estado de carga e nas propriedades do materials, para evitar o revestimento de lítio”, diz Li.
Pesquisas anteriores sobre revestimento de lítio se concentraram principalmente em casos extremos. Notavelmente, o modelo de Li fornece uma maneira de investigar o início do revestimento de lítio em uma gama muito mais ampla de condições, permitindo uma imagem mais abrangente do fenômeno.
Li planeja desenvolver ainda mais seu modelo para incorporar fatores mecânicos, como geração de estresse, para explorar seu impacto no revestimento de lítio.
