Outras vezes aqui no FuturoProssimo falamos bateria e inovações promissoras relacionadas ao campo da energia portátil. Os problemas que a investigação científica tem de ultrapassar estão relacionados com a durabilidade das baterias, a potência fornecida, a sua eliminação e, certamente, a sua estabilidade quando expostas a temperaturas extremas.
Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em San Diego, podem ter encontrado a solução para este último problema: baterias íon de lítio alta densidade que funcionam bem em temperaturas congelantes e quentes, mas não abrem mão de um bom desempenho (de fato).
Os resultados obtidos com as baterias
Nos testes, as baterias de teste eles retiveram 87,5% e 115,9% de sua capacidade energética a -40°C e +50°C, respectivamente. Além disso nessas temperaturas eles registraram alta eficiência coulombiana 98,2% e 98,7% respectivamente, o que significa que as baterias podem ser submetidas a vários ciclos de carga antes de deixarem de funcionar. Zhen Chen, professor de nanoengenharia na Jacobs School of Engineering da UC San Diego e autor sênior do estudo (que eu link para você aqui) explicou:
A eficiência em altas temperaturas é necessária em áreas onde a temperatura ambiente pode atingir mais de 40-50°C e as ruas são ainda mais quentes. Nos veículos elétricos, as baterias normalmente ficam localizadas sob o piso, próximas ao asfalto quente.
Chen acrescentou que “as baterias aquecem mesmo com a passagem de corrente durante a operação normal. Se as baterias não suportarem esse aquecimento de alta temperatura, seu desempenho é reduzido rapidamente ”.
A química das novas baterias de alta densidade
As baterias de alta densidade desenvolvidas por Chen e colegas toleram tanto o frio quanto o calor graças ao seu eletrólito. Na verdade, consiste em uma solução líquida de éter dibutílico misturada com um sal de lítio. Uma característica particular do éter dibutílico é que suas moléculas se ligam fracamente aos íons de lítio. Em outras palavras, as moléculas de eletrólito podem facilmente liberar íons de lítio durante a operação da bateria.
Essa interação molecular fraca, descobriram pesquisadores em um estudo anterior, melhora o desempenho da bateria em temperaturas abaixo de zero. Além disso, o éter dibutílico pode suportar facilmente o calor porque permanece líquido em altas temperaturas (tem um ponto de ebulição de 141 ° C).
Outra peculiaridade deste eletrólito? É compatível com baterias de lítio-enxofre, um tipo de bateria recarregável com ânodo de lítio-metal e cátodo de enxofre. As baterias de lítio-enxofre são uma parte essencial das tecnologias de próxima geração porque prometem densidades de energia mais altas e custos mais baixos. Posso armazenando até o dobro de energia por quilograma em comparação com as actuais baterias de iões de lítio: isto poderia duplicar a autonomia dos veículos eléctricos sem aumentar o peso da bateria. Além disso, o enxofre é mais abundante e menos problemático de obter do que o cobalto usado nos cátodos das baterias tradicionais de íons de lítio.
Fantástico! Mas existe um MAS...
No entanto, as baterias de lítio-enxofre apresentam problemas. Tanto o cátodo quanto o ânodo são super reativos. Os cátodos de enxofre são tão reativos que se dissolvem durante a operação da bateria. Este problema piora em altas temperaturas. Além disso, os ânodos de metal de lítio são propensos à formação de estruturas semelhantes a agulhas chamadas dendritos, que podem perfurar partes da bateria, causando curto-circuito. Como resultado, as baterias de lítio-enxofre duram apenas dezenas de ciclos.
Novas baterias de alta densidade: as perspectivas
Em resumo, essas baterias de alta densidade podem permitir que veículos elétricos em climas frios viajem mais com uma única carga; eles também podem reduzir a necessidade de sistemas de refrigeração para evitar o superaquecimento das baterias dos veículos em climas quentes.
Veremos se essa tecnologia encontrará espaço no que está se tornando uma verdadeira corrida pela criação de uma bateria capaz de revolucionar o mundo dos veículos elétricos. Cada pesquisa publicada certamente representa um passo importante para a transição para o elétrico e, esperamos, também para uma maior sustentabilidade.
