As baterias dos carros elétricos são um dos seus calcanhares de Aquiles, pelo que a investigação para as melhorar tem sido incessante. Engenheiros do Massachusetts Institute of Technology (MIT) desenvolveram uma solução que poderá reduzir a dependência da indústria de metais como o cobalto.
Muitos carros elétricos são alimentados por baterias que contêm cobalto, um metal que acarreta elevados custos financeiros, ambientais e sociais.
Agora, investigadores do MIT conceberam um material para baterias que poderá oferecer uma forma mais sustentável de alimentar esses veículos. A sua bateria de iões de lítio inclui um cátodo baseado em materiais orgânicos, em vez de cobalto ou níquel (também este frequentemente utilizado nas baterias de iões de lítio).
Conforme partilhado pelo MIT, os investigadores demonstraram, num novo estudo, que o material, que pode ser produzido a um custo muito inferior ao das baterias que contêm cobalto, pode conduzir eletricidade a taxas semelhantes às das baterias de cobalto.
Segundo os investigadores, a nova bateria tem também uma capacidade de armazenamento comparável e pode ser carregada mais rapidamente do que as baterias de cobalto.
Acho que este material pode ter um grande impacto, porque funciona muito bem. Já é competitivo com as tecnologias existentes e pode poupar muitos dos custos, dores e questões ambientais relacionadas com a extração dos metais que atualmente entram nas baterias.
Partilhou Mircea Dincă, W. M. Keck Professor of Energy no MIT e autor sénior do estudo.
Apesar da elevada estabilidade e densidade energética, o cobalto tem desvantagens significativas: por ser um metal escasso, o seu preço pode flutuar drasticamente; grande parte dos depósitos de cobalto do mundo estão localizados em países politicamente instáveis; e a sua extração cria condições de trabalho perigosas e gera resíduos tóxicos que contaminam a terra, o ar e a água em redor das minas.
As baterias de cobalto podem armazenar muita energia e têm todas as características que interessam às pessoas em termos de desempenho, mas têm o problema de não estarem amplamente disponíveis e o custo flutua amplamente com os preços das matérias-primas. E, à medida que se faz a transição para uma proporção muito mais elevada de veículos eletrificados no mercado de consumo, vai certamente ficar mais caro.
Potencial alternativa ao cobalto patrocinada pela Lamborghini
Pelo problema que o cobalto, apesar das vantagens, representa, há cerca de seis anos, o laboratório de Dincă começou a trabalhar num projeto, financiado pela Lamborghini, para desenvolver uma bateria orgânica que pudesse ser utilizada para alimentar carros elétricos.
Enquanto trabalhavam em materiais porosos que eram parcialmente orgânicos e parcialmente inorgânicos, Dincă e os seus alunos aperceberam-se de que um material totalmente orgânico que tinham fabricado parecia poder ser um forte condutor.
Este material consiste em muitas camadas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), uma pequena molécula orgânica que contém três anéis hexagonais fundidos. Estas camadas podem estender-se para fora em todas as direções, formando uma estrutura semelhante à grafite. Dentro das moléculas existem grupos químicos chamados quinonas, que são os reservatórios de eletrões, e aminas, que ajudam o material a formar fortes ligações de hidrogénio.
Estas ligações de hidrogénio tornam o material altamente estável e também muito insolúvel. Essa insolubilidade é importante porque impede que o material se dissolva no eletrólito da bateria, como acontece com alguns materiais orgânicos da bateria, prolongando assim a sua vida útil.
Lê-se numa publicação.
Segundo Dincă, “um dos principais mecanismos de degradação dos materiais orgânicos é que eles simplesmente se dissolvem no eletrólito da bateria e passam para o outro lado da bateria, criando essencialmente um curto-circuito”.
Contudo, se tornarmos o material completamente insolúvel, “esse processo não acontece, pelo que podemos chegar a mais de 2000 ciclos de carga com uma degradação mínima”.
Os testes deste material mostraram que a condutividade e capacidade de armazenamento eram comparáveis às das baterias tradicionais com cobalto.
Mais, as baterias com cátodo TAQ podem ser carregadas e descarregadas mais rapidamente do que as baterias existentes, o que poderia acelerar a taxa de carregamento dos carros elétricos.
A Lamborghini licenciou a patente da tecnologia, e o laboratório de Dincă planeia continuar a desenvolver materiais alternativos para baterias, estando a explorar a possibilidade de substituir o lítio por sódio ou magnésio, que são mais baratos e mais abundantes.