Paulatinamente, as tecnologias dedicadas aos elétricos evoluem e projetam num futuro próximo avanços nas baterias de eletrólito sólido. Estas perspetivam um aumento das capacidades e a autonomia dos futuros VE. Mil quilómetros será suficiente?
Uma equipa de investigadores da Western University (Canadá) e da Universidade de Maryland (EUA) desenvolveu um novo componente essencial para as baterias dos automóveis elétricos. Esta descoberta, descrita em pormenor na revista Nature Nanotechnology, poderá tornar possível percorrer distâncias muito mais longas com um único carregamento, aumentando a densidade e a eficiência energética das baterias.
Embora todos nós gostássemos de ter as baterias milagrosas que vemos nas notícias de vez em quando, a realidade é que elas têm de passar por um processo de desenvolvimento em que muitas ainda estão a dar os primeiros passos e outras estão um pouco mais adiantadas. Mas é evidente que a viagem está em curso e é agora uma questão de tempo para ver quem consegue chegar primeiro na corrida para lançar baterias com densidade energética, seguras, duráveis e economicamente competitivas.
Eletrólito sólido inovador para baterias de lítio-metal (LMB)
Este componente-chave, baseado num material chamado β-Li3N (nitreto de lítio), representa um avanço para as baterias de lítio-metal de estado sólido, ultrapassando o desempenho das baterias de lítio convencionais.
Este novo componente permite que os veículos elétricos tenham uma autonomia de mais de 1000 quilómetros, graças a uma densidade de energia de até 500 Wh/kg, de acordo com um estudo publicado em 25 de novembro de 2024 na revista Nature Nanotechnology.
O maior desafio para as baterias de lítio-metal de estado sólido é criar um eletrólito de estado sólido (SSE) que seja seguro, fiável e eficiente. Os eletrólitos sólidos são fundamentais para substituir os líquidos inflamáveis nas baterias convencionais, tornando as baterias de eletrólito sólido mais seguras e capazes de suportar densidades de energia mais elevadas.
Os investigadores desenvolveram um eletrólito sólido que facilita o movimento dos iões de lítio. Isto reduz as barreiras energéticas e aumenta a quantidade de iões de lítio em movimento, melhorando a eficiência da bateria. Este material permite uma condutividade iónica excecional, atingindo valores mais elevados do que os eletrólitos convencionais, o que permite um recarregamento muito mais rápido.
Além disso, este material é particularmente adequado para o lítio, pois evita a formação de dendritos (estruturas que podem causar falhas na bateria).
Com este avanço, a bateria oferece uma condutividade iónica excecional e mantém-se estável mesmo após mais de 4000 ciclos de carga e descarga, com níveis de corrente até 45 mA/cm², permitindo uma utilização mais rápida e eficiente da bateria. Isto reduz o risco de falhas durante uma utilização intensiva, explicam também os investigadores cujo trabalho foi revelado pela Interesting Engineering.
Os investigadores fabricaram este material utilizando um processo denominado “moagem de alta energia”, que consiste em introduzir um número preciso de “buracos” (vacâncias) na estrutura cristalina do material. Este método melhora significativamente as suas propriedades, em particular a sua condutividade iónica. Isto otimiza o seu desempenho, tornando as baterias de lítio-metal em estado sólido mais adequadas para utilizações em grande escala, nomeadamente em aplicações comerciais.
Utilizando este novo material, os investigadores conceberam baterias equipadas com ânodos de lítio metálico e cátodos de LiCoO₂ (LCO) ou NCM83 ricos em Ni. Estas baterias mostraram uma estabilidade notável, retendo mais de 92% da sua capacidade após 3.500 ciclos de carga/descarga, o que se poderia traduzir num carro com uma autonomia real de 500 km, mantendo a sua bateria em grande parte intacta após 1,7 milhões de km.
O seu desempenho foi igualmente testado a altas densidades de corrente, permitindo uma carga/descarga rápida, até cinco vezes a capacidade da bateria numa hora, sem perda de desempenho graças à sua poderosa capacidade de dissipação de calor.