O desenvolvimento de baterias para carros elétricos tem sido rápido e, frequentemente, surgem notícias de descobertas de cientistas que despertam entusiasmo nos interessados nesse tipo de veículo. Uma equipe multi-institucional de pesquisas, liderada por Hailong Chen, da Georgia Tech (Estados Unidos), desenvolveu um novo catodo de baixo custo, que poderá melhorar radicalmente as baterias de ions de lítio (LIB), impactando o mercado de veículos elétricos e os sistemas de armazenamento de energia em grande escala. “Há muito tempo que as pessoas procuram uma alternativa mais barata e mais sustentável aos materiais catódicos existentes. Penso que agora temos uma”, explicou o professor associado do projeto Hailong Chen.

da Redação

O material revolucionário em questão é o cloreto de ferro, que custa apenas entre 1 e 2% dos materiais catódicos típicos e pode armazenar a mesma quantidade de eletricidade. Bom lembrar que os materiais catódicos afetam a capacidade, a energia e a eficiência, desempenhando papel importante no desempenho, vida útil e acessibilidade de uma bateria. “O nosso catodo pode mudar o jogo”, sustentou o especialista, cujo trabalho foi publicado na revista “Nature Sustainability”. “Isto melhoraria muito o mercado dos carros elétricos e todo o mercado das baterias de ions de lítio”.

O catodo é parte essencial do dispositivo eletrônico conhecido como bateria. É um dos dois eletrodos presentes em uma bateria, sendo o outro eletrodo chamado de ânodo, um positivo e outro negativo. O cátodo desempenha papel fundamental na transferência de eletrons durante o processo de carga e descarga da bateria.

Comercializados pela primeira vez pela Sony no início da década de 1990, as LIB provocaram um enorme avanço na eletrônica pessoal, desde smartphones até tablets e outros equipamentos. A tecnologia acabou avançando para atender veículos elétricos, fornecendo uma fonte de energia confiável, recarregável e de alta densidade. Mas, ao contrário dos produtos eletrônicos pessoais, os utilizadores de energia em grande escala, como os veículos elétricos, são especialmente sensíveis ao custo das LIB.

As baterias são atualmente responsáveis ​​por cerca de 50% do custo total de um veículo elétrico, o que lança os preços dos carros amigos do meio ambiente nas alturas, mais caros do que os “primos” de combustão interna. No entanto, o trabalho de Chen poderá inverter as regras do jogo.

Em comparação com as antigas baterias alcalinas e de chumbo-ácido, as LIB armazenam mais energia num “pacote” menor e alimentam um dispositivo durante mais tempo entre os carregamentos. Mas contêm metais caros, incluindo elementos semi-preciosos como o cobalto e o níquel, e têm um custo de fabricação elevado. Até ao momento, apenas quatro tipos de catodos foram comercializados com sucesso para as LIB. A de Chen seria a quinta opção e representaria um grande avanço na tecnologia das baterias: o desenvolvimento de uma LIB totalmente em estado sólido.

As LIB convencionais utilizam eletrólitos líquidos para transportar ions de lítio para armazenar e libertar energia. No entanto, têm limites rígidos sobre a quantidade de energia que pode ser armazenada, além dos riscos de fugas e incêndios. Mas as LIB totalmente em estado sólido utilizam eletrólitos sólidos, aumentando drasticamente a eficiência e a confiabilidade da bateria, tornando-a mais segura e capaz de reter mais energia. Estas baterias, ainda em fase de desenvolvimento e testes, representariam uma melhoria considerável.

Enquanto pesquisadores e fabricantes de todo o planeta se apressam a tornar prática a tecnologia totalmente em estado sólido, Chen e os seus colaboradores desenvolveram uma solução acessível e sustentável: com o cátodo FeCl 3, um eletrólito sólido e um anodo metálico de lítio, o custo de todo o sistema de baterias é de entre 30 e 40% das LIB atuais. “Isto poderá não só tornar os elétricos muito mais baratos do que os carros de combustão interna, mas também proporcionar uma forma nova e promissora de armazenamento de energia em grande escala, aumentando a resiliência da rede elétrica”, explicou Chen. “Além disso, o nosso catodo melhoraria muito a sustentabilidade e a estabilidade da cadeia de abastecimento do mercado de veículos elétricos”.

Atualmente, os catodos mais utilizados nos modelos elétricos são os óxidos e requerem uma quantidade gigantesca de níquel e cobalto, mais caros, elementos pesados ​​que podem ser tóxicos e representar um desafio ambiental. Em contraste, o catodo da equipe de Chen contém apenas ferro e cloro, elementos abundantes, acessíveis e amplamente utilizados.

Esta tecnologia pode estar a menos de cinco anos de ser comercialmente viável nos veículos elétricos. Por enquanto, a equipe continuará a desenvolver o FeCl 3 e materiais relacionados, de acordo com Chen. “Queremos tornar os materiais mais perfeitos possível no laboratório e compreender os mecanismos de funcionamento subjacentes”, conclui. “Mas estamos abertos a oportunidades para ampliar a tecnologia e direcioná-la para aplicações comerciais”, finalizou.