Se pensarmos que a evolução do mundo da tecnologia está diretamente ligada à energia e é impossível dissociar a mobilidade, então podemos concluir que a evolução do mundo está diretamente dependente das baterias.
Na ânsia de conseguir mais produtividade das baterias, investigadores da Universidade de Michigan conceberam uma tecnologia de bateria recarregável que pode duplicar a potência das células atuais de iões de lítio.
Há invenções concebidas no passado que saltaram dos laboratórios para o mercado comercial atual. Por exemplo, as baterias de iões de lítio começaram a ser experimentadas em 1912. Desde então, a evolução não parou. Contudo, a primeira bateria de iões de lítio apenas aparece ao público em 1991, na Sony Camcorder.
Poderão voltar as baterias de lítio metálico?
Agora, a promessa é – sem ocupar nenhum espaço adicional – aumentar drasticamente a autonomia dos veículos elétricos e o tempo entre recargas dos smartphones.
Utilizando um eletrólito de cerâmica de estado sólido, Nathan Taylor e os seus colegas da Universidade de Michigan, nos EUA, conseguiram tirar partido de toda a potência das baterias de lítio metálico sem os históricos problemas de baixa durabilidade e curtos-circuitos.
As baterias de lítio metálico foram deixadas de lado e trocadas pela tecnologia atual, que usa elétrodos de carbono, porque as de lítio metálico padeciam da formação de estruturas nanoscópicas, chamadas dendrites, que causam curtos-circuitos. A introdução da cerâmica promete mudar essa condição.
Isto pode mudar o jogo – uma mudança de paradigma no funcionamento de uma bateria.
Referiu o professor Jeff Sakamoto, coordenador da equipa.
Capacidade das baterias
Há muitas vantagens no retorno às baterias de lítio metálico. O grafite usado nos elétrodos das baterias atuais pode conter apenas um ião de lítio para cada seis átomos de carbono, o que dá uma capacidade específica de aproximadamente 350 miliampere/hora por grama (mAh/g). O lítio metálico numa bateria de estado sólido tem uma capacidade específica de 3800 mAh/g.
As baterias atuais de iões de lítio atingem uma densidade total de energia em torno de 600 watt-hora por litro (Wh/L) no nível da célula. Em princípio, as baterias de estado sólido podem atingir 1200 Wh/L.
Para resolver o problema da combustão das baterias de lítio metálico, Taylor criou uma camada de cerâmica que estabiliza a superfície do elétrodo, evitando que as dendrites se formem e impedindo que as baterias se incendeiem se sofrerem um grande esforço ou se a estrutura for comprometida.
A cerâmica permite que as baterias aproveitem os benefícios do lítio metálico – densidade de energia e alta condutividade – sem os perigos de incêndios ou degradação ao longo do tempo.
O que descobrimos é uma abordagem diferente – estabilizar fisicamente a superfície metálica de lítio com uma cerâmica. [A cerâmica] não é combustível. Fizemos isso a mais de 980 graus Celsius no ar ambiente. E não há líquido, que é o que normalmente alimenta a bateria que vemos. Livramos-nos desse combustível, então livramos-nos da combustão.
Reforçou Sakamoto.
O próximo passo da investigação será desenvolver um processo de fabrico e os cientistas planeiam ter um projeto pré-piloto até julho de 2019.