jan 24

Bateria de lítio-enxofre promete quintuplicar a autonomia de carros elétricos

Pesquisadores da Universidade de Michigan, nos EUA, desenvolveram baterias de lítio-enxofre com capacidade cinco vezes maior do que as células convencionais de íons de lítio, usadas atualmente pela indústria de carros elétricos. Os novos dispositivos também podem ser submetidos a mais de 1.000 ciclos de carga e descarga sem perder sua eficiência energética.

A tecnologia criada pelos cientistas utiliza uma rede de nanofibras de aramida — um material que pode ser reciclado a partir das placas de Kevlar, usadas em coletes à prova de balas. Esse composto multifunção torna as baterias mais eficientes, além de ampliar seu tempo de vida útil em comparação com as células de lítio comuns.

“A engenharia biomimética dessas novas baterias integrou dois parâmetros — molecular e nanoescala. Pela primeira vez, juntamos a seletividade iônica das membranas celulares e a resistência da cartilagem. Essa abordagem permitiu enfrentar os desafios das baterias de lítio-enxofre de forma mais abrangente”, explica o professor de engenharia química Nicholas Kotov, autor principal do estudo.

Lítio-enxofre 2.0

Em estudos passados, a equipe do professor Kotov havia utilizado redes de nanofibras de aramida infundidas em um gel eletrolítico para impedir o crescimento de dendritos entre os eletrodos, o que acabava perfurando a membrana de separação e diminuía a vida útil dessas baterias.

Íons de lítio podem retornar ao eletrodo enquanto os polissulfetos não conseguem atravessar a membrana que separa os eletrodos (Imagem: Reprodução/University of Michigan)

Outro problema a ser solucionado estava relacionado à formação de pequenas moléculas de lítio e enxofre que reduziam a capacidade das células de energia. Os cientistas desenvolveram uma membrana especial que permitia que os íons fluíssem do lítio para o enxofre e voltassem, bloqueando substâncias conhecidas como polissulfetos de lítio.

“Inspirados nos canais de íons biológicos, projetamos rodovias para íons de lítio onde os polissulfetos de lítio não podem passar, ao mesmo tempo em que se prendem às nanofibras de aramida e continuam a se formar no eletrodo de enxofre. Com isso, apenas os íons de lítio carregados positivamente conseguem fluir livremente”, acrescenta o também professor de engenharia química Ahmet Emre, coautor do estudo.

Mais autonomia

Com essa nova abordagem, os pesquisadores esperam aumentar consideravelmente a autonomia dos veículos elétricos, alcançando o limite teórico para o desenvolvimento de baterias de lítio mais eficientes, seguras e que possam operar em temperatura ambiente sem comprometer sua capacidade.

Experimento mostra como a membrana (à direita) bloqueia a entrada dos polissulfetos de lítio no sistema (Imagem: Reprodução/University of Michigan)

Outra vantagem, é que o enxofre é muito mais abundante na natureza do que o cobalto presente nos eletrodos das baterias de íons de lítio convencionais, o que torna essas novas células de energia mais sustentáveis e baratas para serem fabricadas em escala industrial.

“Esse sistema pode lidar com as temperaturas extremas vivenciadas por um veículo elétrico, que poderá ser carregado debaixo do Sol forte ou em pleno inverno, sem danificar sua estrutura ou interferir na sua eficiência. Ao suportar mais de 1.000 ciclos de recarga, significa que a bateria terá uma vida útil média de aproximadamente 10 anos”, encerra Kotov.

FONTE: https://canaltech.com.br/inovacao/bateria-de-litio-enxofre-promete-quintuplicar-a-autonomia-de-carros-eletricos-206741/?fbclid=IwAR2jh0Kpnb77y2SFLqPjDTJJbvVwnWUREEOY0RJpLZv6abLIER1fRZasvRc