Os carros elétricos que temos visto chegar ao mercado, trazem em grande parte da sua construção, materiais baratos e simplistas. Fruto das tendências do mundo atual e também das conjunturas que o planeta viveu nos últimos anos. No entanto, a bateria ainda é o calcanhar de Aquiles, no que toca ao preço. Para ter uma ideia do que estamos a falar, atualmente cada tonelada de lítio custa 26 mil euros. Mas e se as baterias fossem de cálcio?
Necessidade de explorar alternativas às baterias de iões de lítio
Na verdade, há imensos projetos para substituiu dois elétricos as baterias de iões de lítio. Já se fala há muitos anos nos iões de sódio, bateria de fluxo de ar de alumínio, bateria de lítio-ar e até bateria de cálcio.
Esta última sofreu recentemente um incremento importante. Segundo informações, investigadores da Universidade de Tohoku, no Japão, desenvolveram um protótipo de bateria recarregável de cálcio metálico capaz de suportar 500 ciclos repetidos de carga e descarga.
O cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre, é amplamente disponível, barato e tem um potencial de densidade de energia maior que o das baterias de lítio. Acredita-se também que a suas propriedades ajudem a acelerar o transporte e a difusão de iões em eletrólitos e materiais catódicos, dando-lhe uma vantagem sobre outras alternativas, como magnésio e zinco.
Na nossa investigação atual, testamos o desempenho a longo prazo de uma bateria de cálcio metálico com um cátodo composto de sulfeto de cobre (CuS) e nanopartículas de carbono e um eletrólito à base de hidreto”.
Explica Kazuaki Kisu, professor adjunto do Research Institute de Materiais (IMR) da Universidade de Tohoku.
Operação de longo prazo
O sulfeto de cobre, também um mineral natural, possui propriedades eletroquímicas favoráveis. A sua estrutura em camadas permite armazenar vários catiões, como lítio, sódio e magnésio. Além disso, possui uma grande capacidade teórica de 560 mAh g-1, duas a três vezes maior que os materiais catódicos atuais para baterias de iões de lítio.
Recorrendo às nanopartículas e compostos com materiais de carbono, Kisu e os seus colegas investigadores conseguiram criar um cátodo capaz de armazenar grandes quantidades de iões de cálcio. Quando usados com eletrólito tipo hidreto, eles produzem uma bateria com desempenho de ciclo muito estável. A bateria protótipo manteve 92% de retenção de capacidade por 500 ciclos, com base na capacidade do 10.º ciclo.
O grupo está confiante de que a sua descoberta ajudará no avanço da pesquisa sobre materiais catódicos para baterias à base de cálcio.
O nosso estudo confirma a viabilidade de ânodos de cálcio metálico para operações de longo prazo e esperamos que os resultados acelerem o desenvolvimento de baterias de cálcio metálico.
Disse Kisu.
Apesar de ser verdade que ainda existem muitos obstáculos a serem superados para a viabilidade comercial das baterias metálicas de cálcio, o futuro, não muito longínquo, poderá abandonar o lítio em favorecimento de materiais muito mais baratos. Portanto, os elétricos têm tudo para ficar muito baratos, face à abundância de cálcio na crosta terrestre.