Cientistas da Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, desenvolvem novo adesivo polimérico que mais que duplica a vida útil das baterias

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa conjunta da Universidade Sungkyunkwan (Sungkyunkwan University, SKKU) e da Universidade Nacional de Seul (Seoul National University) desenvolveu um novo adesivo polimérico híbrido que pode ser usado para fabricar eletrodos mais espessos em baterias de íons de lítio, aumentando a densidade energética e prolongando a vida útil da bateria. Os testes mostram que células tipo bolsa fabricadas com esse material mantêm 86,8% da capacidade inicial após mais de 200 ciclos de carga e descarga, com vida útil mais que duas vezes superior à das baterias tradicionais.

A pesquisa foi liderada pelo professor Ki-Jae Kim, do Departamento de Ciência Energética e do Departamento de Engenharia Energética do Futuro da Universidade Sungkyunkwan, em colaboração com a equipe de Jang Wook Choi, da Universidade Nacional de Seul. O estudo aborda um problema crítico do setor: embora o aumento da espessura dos eletrodos eleve a capacidade de armazenamento de energia da bateria, os problemas de processo durante a fabricação reduzem significativamente o desempenho cíclico e a vida útil da bateria.

A causa raiz do problema está no adesivo do eletrodo (binder). O adesivo de polifluoreto de vinilideno (PVDF), amplamente utilizado na indústria, tende a migrar para a superfície durante a secagem de eletrodos espessos, causando rachaduras e descamação no eletrodo, comprometendo a integridade estrutural, dificultando o movimento dos íons de lítio e acelerando a degradação da bateria. A equipe de pesquisa desenvolveu um adesivo híbrido de dupla ação chamado DHP, composto por fibras elásticas de alta elasticidade (spandex) e ácido poliacrílico (PAA), que interage bem com os materiais do eletrodo. As propriedades complementares dos dois polímeros mantêm a integridade estrutural em eletrodos espessos, evitando rachaduras, além de melhorar a resistência mecânica e o transporte de íons de lítio.

Os resultados dos testes mostram que o adesivo DHP apresenta adesão quase duas vezes maior em comparação ao adesivo tradicional de PVDF. Nos ciclos iniciais de carga e descarga, forma-se espontaneamente uma interface entre o lítio e o PAA, promovendo um transporte mais rápido e uniforme dos íons de lítio dentro do eletrodo, melhorando assim o desempenho eletroquímico da bateria. A equipe também validou o estudo fabricando células tipo bolsa de grande capacidade, próximas à escala industrial: as baterias com adesivo tradicional sofreram queda severa de capacidade e pararam de funcionar após cerca de 95 ciclos de carga e descarga, enquanto as baterias com o novo polímero mantiveram 86,8% da capacidade inicial após mais de 200 ciclos.

Em termos de industrialização, a tecnologia pode ser incorporada aos processos de fabricação existentes por meio do método de via úmida, sem necessidade de reformar linhas de produção ou investir em novos equipamentos. Os fabricantes podem utilizar a infraestrutura existente para produzir baterias de maior capacidade. O professor Ki-Jae Kim afirmou que o aumento da espessura e do tamanho dos eletrodos era anteriormente limitado por problemas de adesivos e processos tradicionais, e que a combinação das propriedades das fibras elásticas com o ácido poliacrílico superou esse gargalo. Ele enfatizou que a nova tecnologia pode ser implementada diretamente nas linhas de produção existentes, sem a necessidade de adotar o processo de fabricação a seco que está emergindo, e tem potencial para desempenhar um papel fundamental no aumento da autonomia dos veículos elétricos de próxima geração.