Análise de Baterias em Tempo Real via Técnicas Síncrotron
Esmiuçando a instabilidade eletroquímica em nível atômico. Um case construído sobre o pioneiro trabalho acadêmico de degradação estrutural "operando".
1. O gargalo em Armazenamento
Todo veículo elétrico, smartphone ou sistema de armazenamento para a rede elétrica enfrenta um dos maiores desafios da transição energética: a degradação do desempenho e a perda de vida útil das baterias químicas, como as de lítio e sódio. Este projeto, desenvolvido em parceria com uma multinacional do setor de energia, foi certamente o que mais exigiu profundidade técnica da nossa equipe. Ele se concentrou em um problema crítico: a perda gradual de capacidade das baterias comerciais a cada ciclo de carga e descarga, causada por reações secundárias parasitas e pela instabilidade do cátodo e do eletrólito.
2. Dinâmicas de Luz: "Operando" em Tempo Real
Normalmente, analisar uma bateria requer desmontá-la após o uso e analisar, limitando a compreensão das etapas intermediárias. E inovar nisso requereria "filmar" as reações químicas ao vivo. Isso é análise operando.
Aplicamos métodos complexos, com nomes mais complexos ainda, como Espectroscopia de Absorção e Fluorescência de raios-X e nano Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier. Com isso mapeamos as mudanças causadas pelo transporte dos íons enquanto a bateria é carregada e descarregada, registrando dezenas de espectros por hora. Informação que vale ouro.
3. Descobrindo o Assasino de Vida Útil
O imageamento molecular revelou os mecanismos de reação no cátodo e no eletrólito. O problema principal repousava em moléculas que "quebravam" em função da corrente ou da voltagem. Não só isso, conseguimos mapear em que parte da molécula essa quebra acontecia.
O legado deste projeto permite agora redesenhar moléculas mais resistentes e adicionar estabilizadores químicos nas baterias. Esse "tempero" a mais vai melhorar as baterias e deve afetar diretamente o mercado em alguns meses.