Adeus aos incêndios. Tecnologia para baterias quer revolucionar a segurança dos elétricos

Devido à sua elevada densidade energética e ao seu longo ciclo de vida, as baterias de iões de lítio estão presentes numa vasta gama de dispositivos eletrónicos, incluindo os automóveis elétricos. No entanto, como qualquer tecnologia, não são imunes a avarias. Um dos problemas mais impactantes é o risco de incêndio e explosão. No entanto, há uma nova possível solução que promete acabar com este flagelo.

A fuga térmica é comum neste tipo de baterias e é uma situação em que a bateria sobreaquece, o que pode levar a uma quebra química do eletrólito e até resultar num incêndio ou explosão. Esta situação pode ser causada por sobrecarga, descarga excessiva, defeitos de fabrico ou danos físicos na bateria.

Investigadores da Universidade de Maryland, que examinam os mecanismos de falha das baterias de lítio, criaram agora uma nova técnica para o desenvolvimento de baterias de iões de lítio que pode tornar possível que os carros elétricos (VE) e outros dispositivos da próxima geração armazenem mais energia e tenham menos incêndios nas baterias.

Baterias: inibir o crescimento dendrítico do lítio

A nova técnica inibe o crescimento dos dendritos de lítio. Pequenas estruturas semelhantes a agulhas, os dendritos de lítio, podem desenvolver-se no interior das baterias de iões de lítio em determinadas circunstâncias, especialmente quando a bateria está a carregar. Devido a estes dendritos, as baterias podem sofrer riscos de segurança e diminuição do seu desempenho. O cenário traduz-se numa fonte comum de preocupação na engenharia das baterias de iões de lítio.

A nova invenção consiste num novo conceito de "camada intermédia" de bateria que poderá abrir caminho para o fabrico de baterias de estado sólido viáveis, impedindo o crescimento de dendritos.

O professor Chunsheng Wang, do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da universidade, explicou que, apesar de o desenvolvimento de um plano para contornar as desvantagens das baterias de estado sólido ser moroso, estava muito empenhado no desenvolvimento destas baterias, pois acreditava que poderiam vir a resultar em automóveis mais seguros do que os modelos elétricos ou de combustão interna existentes.

Aumentar o nível de armazenamento de energia sem sacrificar a segurança

Alimentado por esta crença, em 2021, começou a trabalhar numa teoria com um associado, Hongli Wan, sobre como impedir a formação do crescimento de dendritos de lítio e a engenharia de baterias de estado sólido.

Depois de descobrirmos esta parte, propusemos a ideia de redesenhar as camadas intermediárias que efetivamente suprimiriam o crescimento de dendritos de lítio.

Disse o investigador.

A sua abordagem é especial porque estabiliza as interfaces da bateria entre o eletrólito sólido e o cátodo (onde a energia sai da bateria) e o ânodo (onde os eletrões de um circuito entram na bateria).

As baterias de estado sólido são a próxima geração porque podem atingir um elevado nível de energia e segurança. Nas baterias atuais, se conseguirmos uma energia elevada, sacrificamos a segurança.

Afirmou Wang.

O fabricante de baterias avançadas Solid Power pretende já começar a testar a nova tecnologia para determinar se pode ou não ser comercializada, com o objetivo de colocar as baterias no mercado até 2026. No entanto, há ainda vários obstáculos que têm de ser ultrapassados.

Em primeiro lugar, a camada de eletrólito sólido terá de ser reduzida em espessura para corresponder ao eletrólito das baterias de iões de lítio, o que aumentará a densidade energética da bateria. Em segundo lugar, o elevado custo dos componentes básicos tem de ser atenuado.