As baterias de lítio metálico poderão duplicar a autonomia dos veículos elétricos, mas as baterias atuais degradam-se rapidamente durante o funcionamento. Investigadores de Stanford descobriram que é possível melhorar o ciclo de vida da bateria simplesmente deixando-a repousar durante várias horas quando está totalmente descarregada. Intrigado? Vamos perceber esta descoberta.
Se a bateria “dormir um sono” dará autonomia para mais de 1000 km
Os veículos elétricos da próxima geração poderão funcionar com baterias de lítio metálico que percorrerão entre 800 e 1000 quilómetros com uma única carga, o dobro da autonomia das de iões de lítio convencionais dos veículos elétricos atuais.
Mas a tecnologia de lítio metálico tem sérios inconvenientes: A bateria perde rapidamente a sua capacidade de armazenar energia após relativamente poucos ciclos de carga e descarga – o que é altamente impraticável para os condutores que esperam que os carros elétricos recarregáveis funcionem durante anos.
Tecnologia de lítio metálico vs. tecnologia de iões de lítio
Esta abordagem simples, documentada num estudo publicado a 7 de fevereiro na revista Nature, não só restaura a capacidade da bateria como também melhora o seu desempenho global.
Estávamos à procura da forma mais fácil, mais barata e mais rápida de melhorar o tempo de vida do ciclo do lítio metálico.
Explicou Wenbo Zhang, coautor principal do estudo e estudante de doutoramento em ciência e engenharia de materiais em Stanford.
Ao contrário das baterias de iões de lítio convencionais, que utilizam um ânodo de grafite e um cátodo de óxido de lítio metálico, as baterias de lítio metálico substituem a grafite por lítio metálico eletrodepositado. Esta modificação permite-lhes armazenar o dobro da energia no mesmo espaço e ter mais um terço de energia por quilograma.
O problema da degradação e a solução de deixar a bateria dormir
O ciclo contínuo de carga-descarga faz com que as baterias de lítio metálico percam rapidamente a sua capacidade de armazenar energia, devido à formação de “lítio morto” isolado na matriz SEI (interface sólido-eletrólito), um problema grave para a sua utilização prática em veículos elétricos.
A investigação revelou que deixar a bateria em repouso num estado descarregado dissolve parte da matriz SEI, permitindo que o “lítio morto” se volte a ligar ao ânodo. Este processo inverte a perda de capacidade e prolonga a vida útil da bateria, uma descoberta que pode ser implementada através da reprogramação do software de gestão da bateria, sem custos adicionais.
Um pedaço de lítio isolado, do tamanho de um mícron, fica preso na matriz da interfase eletrolítica sólida (SEI) quando uma bateria de lítio metálico se descarrega. Imagens centrais: A matriz dissolve-se quando a bateria está em repouso, permitindo que o lítio isolado se volte a ligar ao ânodo durante o carregamento. À direita: Forma-se uma nova matriz SEI durante o ciclo de descarga seguinte. (Crédito da imagem: Wenbo Zhang/Universidade de Stanford)
Aplicações práticas
A viabilidade desta solução para condições de condução reais é elevada, tendo em conta que o condutor médio passa cerca de uma hora ao volante por dia. Esta abordagem, que não exige técnicas de fabrico dispendiosas nem novos materiais, pode significar um avanço considerável na vida útil dos veículos elétricos equipados com baterias de lítio metálico.
A descoberta de Stanford oferece uma perspetiva otimista para a adaptação comercial das baterias de lítio metálico em veículos elétricos, prometendo duplicar a sua autonomia e resolver o problema da rápida degradação. Esta descoberta representa um passo significativo para a sustentabilidade nos transportes, assinalando um marco importante na evolução dos veículos elétricos.