![\"\"](\"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/238d2d8f8159d18ec426ebcfbb05a53e-783x450.jpg\")
<\/p>\nJohn Zich<\/p>\n
<\/p>\n
Jing Wang, investigadora da Universidade de Chicago, \u00e9 a primeira autora de um estudo que revelou algumas das principais causas \u2013 e formas de mitigar \u2013 da degrada\u00e7\u00e3o das baterias de i\u00f5es de l\u00edtio de cristal \u00fanico<\/p>\n
Um mecanismo de fissura\u00e7\u00e3o oculto explica porque \u00e9 que os novos materiais usados na constru\u00e7\u00e3o de baterias apresentam desempenhos aqu\u00e9m do esperado, levando \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o da capacidade, encurtamento da vida \u00fatil e, em alguns casos, inc\u00eandios. A solu\u00e7\u00e3o pode revolucionar o futuro dos el\u00e9tricos.<\/strong><\/p>\n Uma equipa de investigadores da Escola de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago e do Argonne National Laboratory, dos EUA, resolveu o mist\u00e9rio<\/strong> da falha oculta que tem levado \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o da capacidade, encurtamento da vida \u00fatil e, em alguns casos, inc\u00eandios nas baterias de ve\u00edculos el\u00e9tricos.<\/p>\n O novo estudo<\/a>, apresentado num artigo publicado na Nature Nanotechnology, revela as causas de fundo, e formas de as mitigar, das tens\u00f5es \u00e0 escala nanosc\u00f3pica<\/strong> que podem levar \u00e0 fissura\u00e7\u00e3o<\/strong> nas baterias de i\u00f5es de l\u00edtio de cristal \u00fanico, um tipo de bateria cada vez mais popular para ve\u00edculos el\u00e9ctricos e outras tecnologias.<\/p>\n \u201cA electrifica\u00e7\u00e3o da sociedade precisa do contributo de todos\u201d<\/strong>, diz o professor Khalil Amine<\/strong>, investigador da U.Chicago e um dos\u00a0corresponding authors do artigo, em comunicado<\/a> da universidade.\u00a0\u201cSe as pessoas n\u00e3o confiarem que as baterias s\u00e3o seguras e duradouras, n\u00e3o as v\u00e3o escolher<\/strong>\u201d.<\/p>\n Devido aos problemas de fissura\u00e7\u00e3o<\/strong> h\u00e1 muito associados \u00e0s baterias de i\u00f5es de l\u00edtio que utilizam materiais policristalinos ricos em n\u00edquel (PC-NMC) nos c\u00e1todos, nos \u00faltimos anos os investigadores t\u00eam-se voltado para \u00f3xidos em camadas ricos em n\u00edquel de cristal \u00fanico<\/strong> (SC-NMC).<\/p>\n Mas estes nem sempre t\u00eam mostrado um desempenho semelhante<\/strong>, ou superior, ao do modelo mais antigo.<\/p>\n O novo estudo, liderado por Jing Wang<\/strong>, estudante de doutoramento da U.Chicago, revelou o problema de base<\/strong>: pressupostos retirados de c\u00e1todos policristalinos estavam a ser aplicados de forma incorrecta a materiais de cristal \u00fanico<\/strong>.<\/p>\n \u201cQuando as pessoas tentam fazer a transi\u00e7\u00e3o para c\u00e1todos de cristal \u00fanico, t\u00eam vindo a seguir princ\u00edpios de concep\u00e7\u00e3o semelhantes aos dos policristais<\/strong>\u201d, explica Wang, actualmente investigadora de p\u00f3s-doutoramento a trabalhar com a U.Chicago e no Argonne National Laboratory.<\/p>\n \u201cO nosso estudo identifica que o principal mecanismo de degrada\u00e7\u00e3o<\/strong> das part\u00edculas de cristal \u00fanico \u00e9 diferente do dos policristais,<\/strong> o que conduz a requisitos de composi\u00e7\u00e3o distintos\u201d, detalha a investigadora.<\/p>\n O estudo n\u00e3o s\u00f3 p\u00f4s em causa o desenho convencional<\/strong>, como tamb\u00e9m os materiais utilizados, redefinindo o papel do cobalto e do mangan\u00eas<\/strong> na falha mec\u00e2nica das baterias.<\/p>\n \u201cN\u00e3o s\u00f3 s\u00e3o necess\u00e1rias novas estrat\u00e9gias de concep\u00e7\u00e3o<\/strong>; ser\u00e3o tamb\u00e9m necess\u00e1rios materiais diferentes<\/strong>, para que as baterias com c\u00e1todos de cristal \u00fanico atinjam todo o seu potencial\u201d, afirma Ying Shirley Meng professora da U.Chicago e directora da Energy Storage Research Alliance (ESRA) do Argonne, tamb\u00e9m corresponding author do artigo.<\/p>\n Um mist\u00e9rio de fissura\u00e7\u00e3o<\/p>\n \u00c0 medida que uma bateria com c\u00e1todo policristalino carrega e descarrega, as pequenas part\u00edculas prim\u00e1rias, empilhadas em camadas, incham e encolhem<\/strong>.<\/p>\n Esta expans\u00e3o e contrac\u00e7\u00e3o repetidas podem alargar as \u201cfronteiras de gr\u00e3o\u201d que separam os policristais \u2014 de forma semelhante a como o ciclo de congela\u00e7\u00e3o<\/strong> e descongela\u00e7\u00e3o abre buracos nas estradas das cidades<\/strong>.<\/p>\n As \u201cfronteiras de gr\u00e3o\u201d, ou \u201cbordas de gr\u00e3o\u201d<\/strong> das baterias s\u00e3o as interfaces microsc\u00f3picas entre os cristais (gr\u00e3os) dentro dos el\u00e9trodos, onde a orienta\u00e7\u00e3o cristalina muda. Esas fronteiras influenciam o transporte de i\u00f5es e eletr\u00f5es, afetando a performance, durabilidade e capacidade de armazenamento de energia.<\/p>\n \u201cTipicamente, h\u00e1 uma expans\u00e3o ou contrac\u00e7\u00e3o de volume na ordem dos 5 a 10%<\/strong>\u201d, explica Wang. \u201cQuando uma expans\u00e3o ou contrac\u00e7\u00e3o excede os limites el\u00e1sticos<\/strong>, isso leva \u00e0 fissura\u00e7\u00e3o da part\u00edcula.\u201d<\/p>\n Se as fissuras se alargarem demasiado, pode haver uma infiltra\u00e7\u00e3o de electr\u00f3lito<\/strong>, provocando reac\u00e7\u00f5es secund\u00e1rias indesej\u00e1veis e liberta\u00e7\u00e3o de oxig\u00e9nio, o que levanta preocupa\u00e7\u00f5es de seguran\u00e7a, incluindo o risco de fuga t\u00e9rmica<\/strong>.<\/p>\n Mas, sem chegar a esses cen\u00e1rios mais dram\u00e1ticos, h\u00e1 um efeito mais quotidiano<\/strong>: a degrada\u00e7\u00e3o da capacidade<\/strong>: com o tempo, as baterias perdem desempenho e tornam-se cada vez menos capazes de fornecer a mesma carga<\/strong> que entregavam quando eram novas.<\/p>\n Como n\u00e3o s\u00e3o feitas de muitos cristais empilhados, os materiais usados nos c\u00e1todos de cristal \u00fanico n\u00e3o t\u00eam, \u00e0 partida, essas fronteiras de gr\u00e3o<\/strong>. Mas, ainda assim, continuavam misteriosamente a degradar-se<\/strong>.<\/p>\n O novo estudo mostrou que mudar os materiais usados n\u00e3o era t\u00e3o simples como substituir um componente por outro. \u201cA degrada\u00e7\u00e3o em c\u00e1todos NMC de cristal \u00fanico \u00e9 predominantemente governada por um modo de falha mec\u00e2nica distinto<\/strong>\u201d, afirmou Tongchao Liu<\/strong>, qu\u00edmico no Argonne e outro dos autores correspondentes do artigo.<\/p>\n \u201cAo identificar este mecanismo, at\u00e9 aqui subvalorizado, este trabalho estabelece uma liga\u00e7\u00e3o directa entre a composi\u00e7\u00e3o do material e as vias de degrada\u00e7\u00e3o<\/strong>, oferecendo uma compreens\u00e3o mais profunda das origens do decl\u00ednio<\/strong> de desempenho nestes materiais\u201d.<\/p>\n Os investigadores descobriram que a fissura\u00e7\u00e3o em c\u00e1todos de cristal \u00fanico \u00e9 sobretudo impulsionada pela heterogeneidade da reac\u00e7\u00e3o<\/strong>. As part\u00edculas estavam a reagir a ritmos diferentes, gerando tens\u00f5es<\/strong> \u2014 n\u00e3o entre v\u00e1rios cristais, como nos desenhos policristalinos, mas dentro de um \u00fanico cristal<\/strong>.<\/p>\n Solu\u00e7\u00f5es diferentes<\/p>\n Nos c\u00e1todos policristalinos, a composi\u00e7\u00e3o envolve um equil\u00edbrio delicado<\/strong> entre n\u00edquel, mangan\u00eas e cobalto. O cobalto, na verdade, contribui para a fissura\u00e7\u00e3o, mas era necess\u00e1rio para mitigar um problema distinto<\/strong>, conhecido pelos investigadores como desordem Li\/Ni<\/strong>.<\/p>\n Ao constru\u00edrem e testarem uma bateria n\u00edquel\u2013cobalto (sem mangan\u00eas) e uma bateria n\u00edquel\u2013mangan\u00eas (sem cobalto), a equipa constatou que, para c\u00e1todos de cristal \u00fanico, o comportamento era o oposto<\/strong>.<\/p>\n O mangan\u00eas revelou-se mais prejudicial<\/strong> do ponto de vista mec\u00e2nico do que o cobalto, e o cobalto acabou por ajudar as baterias a durar mais tempo<\/strong>. O cobalto, por\u00e9m, \u00e9 mais caro do que o n\u00edquel ou o mangan\u00eas<\/strong>.<\/p>\n Segundo Jing Wang, o pr\u00f3ximo passo para transformar esta inova\u00e7\u00e3o de laborat\u00f3rio num produto que tenha aplica\u00e7\u00e3o pr\u00e1tica no mundo real passa agora por encontrar materiais menos dispendiosos<\/strong> que reproduzam os bons resultados associados ao cobalto.<\/p>\n \u201cOs avan\u00e7os acontecem em ciclos<\/strong>\u201d, diz Khalil Amine. \u201cResolve-se um problema e passa-se ao seguinte. Os conhecimentos descritos neste artigo colaborativo v\u00e3o ajudar futuros investigadores no Argonne, na U.Chicago e noutros locais a criar materiais mais seguros e duradouros<\/strong> para as baterias de amanh\u00e3\u201d.<\/p>\n
![\"Subscreva](\"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/1765389371_545_2d51fe4a0ba54894421ead1809309ed9-1-450x140.jpg\")
![\"Siga-nos](\"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/1765389371_770_c68c559d956d4ca20f435ed74a6e71e6.png\")
![\"Siga-nos](\"https:\/\/www.europesays.com\/pt\/wp-content\/uploads\/2025\/12\/1765389372_556_5123dd8b087b644fdb8f8603acd1bad4.png\")