Novo núcleo para baterias de íon de lítio de carros elétricos as tornam mais seguras e com maior densidade de energia

No âmbito da evolução das baterias, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Columbia está pavimentando o caminho para o próximo grande avanço. Eles desenvolveram uma abordagem inovadora para criar baterias de íon de lítio mais duráveis e seguras que as existentes atualmente, com a promessa de fornecer dez vezes a energia das baterias de hoje.

Reinventando o núcleo das baterias de íon de lítio

As baterias de íon de lítio atuais usam eletrodos de alumínio e grafite imersos em um líquido eletrolítico altamente corrosivo e inflamável para armazenar eletricidade. Apesar de suas limitações, essa configuração tem sido a melhor solução disponível até agora, superando as baterias de chumbo-ácido em densidade de energia e durabilidade.

A equipe de Columbia, no entanto, tomou a ousada decisão de substituir o eletrodo de grafite por metal de lítio, que possui uma densidade de energia quase dez vezes maior. O desafio dessa abordagem reside na formação de dendritos, projeções que podem perfurar o separador entre os dois eletrodos, causando um curto-circuito potencialmente perigoso. Para resolver esse problema, os pesquisadores recorreram à cerâmica sólida, substituindo o líquido eletrolítico perigoso. A cerâmica apresenta duas vantagens principais sobre os eletrólitos líquidos: é muito mais estável, tornando a bateria menos propensa a pegar fogo, e suprime o crescimento dos dendritos perigosos.

Superando obstáculos com inovação

Mas a história não termina aí. O metal de lítio degrada facilmente a cerâmica e outros materiais de estado sólido. Para superar essa barreira, a equipe de Columbia encontrou uma solução engenhosa: colocar uma fina folha de nitreto de boro, que não reage com o lítio, entre o eletrólito de cerâmica sólida e o metal de lítio, como uma camada protetora.

Essa inovação permite que os fabricantes revistam os eletrodos com metal de lítio e aproveitem sua alta densidade de energia, criando uma bateria estável e muito mais segura do que as tecnologias atuais. A adição do nitreto de boro permite a utilização do metal de lítio para maior densidade de energia, proporcionando uma solução que é mais segura e poderosa – uma combinação perfeita.

Implicações para a adoção de veículos elétricos

A maior densidade de energia das baterias pode ajudar a resolver dois grandes desafios que impedem a adoção mais ampla de veículos elétricos: o alto custo e a autonomia limitada. Os EVs precisam superar o alcance de veículos a gasolina, que pode ser de 900 até 1200 km, três vezes mais do que os melhores veículos elétricos atualmente disponíveis. Além disso, embora os elétricos sejam mais baratos e fáceis de manter, seu preço de compra é significativamente mais alto, o que pode ser um obstáculo para muitos compradores.

Com baterias de maior densidade de energia, os fabricantes podem instalar menos baterias e ainda manter a mesma autonomia, reduzindo custos e peso. Alternativamente, eles podem manter a mesma quantidade de baterias, mas aumentar a autonomia disponível.

Próximos passos na tecnologia de baterias de íon de lítio

A equipe de pesquisa da Universidade de Columbia não está sozinha em suas aspirações de aumentar a densidade de energia nas baterias de íon de lítio. Universidades e fabricantes em todo o mundo estão projetando e testando novas baterias de estado sólido e de metal de lítio, cada uma com seu próprio foco. A busca por avanços em densidade de energia está em pleno andamento, alimentando a esperança de que as baterias de estado sólido e de metal de lítio sejam o próximo grande passo na tecnologia de baterias.

A pesquisa de Columbia ainda está na fase de teste e design, e muita coisa pode acontecer antes que essa inovação se torne comercialmente disponível. Embora a implementação prática possa estar a alguns anos de distância, a perspectiva de uma bateria mais segura e eficiente é certamente um motivo de entusiasmo. A ascensão das baterias de íon de lítio mais seguras e poderosas pode estar no horizonte, e a corrida para desbloquear o seu potencial total está apenas começando.

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