Os investigadores da HZB descobriram que a espuma de estanho altamente porosa pode atenuar a tensão mecânica nas baterias de iões de lítio, tornando-se uma alternativa promissora aos eléctrodos de grafite convencionais. De facto pode estar aqui o segredo para as baterias mais fortes e duradouras.
Baterias com maior capacidade: o segredo pode estar no estanho!
Os eléctrodos à base de metal nas baterias de iões de lítio oferecem capacidades significativamente mais elevadas do que os eléctrodos de grafite tradicionais. No entanto, tendem a degradar-se devido ao stress mecânico durante os ciclos de carga e descarga. Os investigadores da HZB demonstraram que uma espuma de estanho altamente porosa pode absorver melhor esta tensão, melhorando a estabilidade do elétrodo. Esta descoberta coloca a espuma de estanho como um material promissor para as baterias de iões de lítio.
As baterias convencionais de iões de lítio utilizam normalmente eléctrodos de grafite multicamada. Eles juntam-se a contra-eléctrodos de óxido de cobalto. Durante os ciclos de carga e descarga, os iões de lítio migram para a grafite com uma alteração mínima de volume, preservando a integridade estrutural. No entanto, a capacidade da grafite é limitada, o que leva à procura de materiais alternativos com maior potencial de armazenamento de energia.
O estanho como material de elevada capacidade
Os eléctrodos à base de metal, como o alumínio ou o estanho, têm potencial para oferecer uma maior capacidade. No entanto, tendem a expandir-se significativamente em volume quando o lítio é absorvido, o que está associado a alterações estruturais e à fadiga do material. O estanho é particularmente atrativo porque a sua capacidade por quilograma é quase três vezes superior à da grafite. Para além disso não é uma matéria-prima rara, estando disponível em abundância.
A promessa da tecnologia de espuma de estanho
Entretanto o Dr. Francisco Garcia-Moreno, um dos investigadores do projeto, produziu a melhor versão do elétrodo de estanho. Uma espuma de estanho com inúmeros poros de dimensão micrométrica. Assim conseguiu demonstrar que a tensão mecânica numa tal espuma de estanho durante a expansão do volume é significativamente reduzida. Este facto torna as espumas de estanho um material interessante para as baterias de lítio. Entretanto permite armazenar significativamente mais iões de lítio, permitindo assim um aumento da capacidade.
