O Centro de Pesquisa de Energia Solar e de Hidrogênio de Baden-Württemberg (ZSW), na Alemanha, desenvolveu um novo ânodo de silício à base de fibras, uma tecnologia que promete aumentar significativamente a densidade energética das baterias de íon-lítio. Essa inovação na tecnologia de baterias de íon-lítio abre novas possibilidades para veículos elétricos, eletrônicos de consumo e armazenamento de energia renovável. O projeto FACILE está desenvolvendo materiais inovadores para ânodos à base de silício, visando baterias de íon-lítio mais sustentáveis ​​e potentes.

As baterias de íon-lítio tradicionais geralmente utilizam ânodos de grafite, com uma capacidade teórica de aproximadamente 370 mAh/g. Os materiais de silício possuem uma capacidade teórica de até 4200 mAh/g, mas sofrem expansão volumétrica de até 300% durante os ciclos de carga e descarga, o que leva a danos na estrutura do eletrodo. O Dr. Markus Hölzle, membro do Conselho Administrativo do ZSW, afirmou: “O projeto FACILE demonstra como a indústria e a ciência em Baden-Württemberg podem trabalhar juntas em toda a cadeia de valor das baterias de íon-lítio, desde o desenvolvimento de materiais até a produção das baterias.”

A equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso um novo ânodo de silício à base de fibras que se adapta às variações de volume do silício utilizando fibras não tecidas condutoras flexíveis como substrato. Essa estrutura inovadora ajuda a evitar rachaduras e desprendimento do eletrodo durante os ciclos de carga e descarga. O Dr. Hölzle explicou ainda: "Essa abordagem inovadora visa desenvolver ânodos de silício em substratos flexíveis não tecidos para compensar grandes variações de volume no material". A capacidade prática dessa tecnologia de bateria de íon-lítio deverá atingir mais de 1000 mAh por grama, um aumento de mais de 250% em comparação com os ânodos de grafite tradicionais.

Atualmente, a equipe de pesquisa iniciou a integração do novo ânodo de silício à base de fibras em pequenas baterias de teste para avaliação de desempenho. A próxima fase se concentrará na análise e ampliação do processo de produção, principalmente para as grandes baterias necessárias para veículos elétricos. A linha de produção piloto do ZSW, capaz de produzir baterias de íon-lítio de 100 Ah, oferece condições favoráveis ​​para acelerar o desenvolvimento da tecnologia. Espera-se que esse avanço na tecnologia de baterias de íon-lítio impulsione o desenvolvimento de inovações em baterias de próxima geração.