A maioria das pessoas que dirigem veículos elétricos se preocupa com algumas coisas: até onde o carro pode chegar com carga total, como a bateria funciona quando fica muito frio lá fora e com que rapidez ela pode recarregar. Um novo artigo de investigação publicado na revista Nature em 25 de fevereiro mostra que podemos estar perto de resolver dois desses problemas ao mesmo tempo.
A pesquisa vem de uma equipe liderada pelo professor Zhao Qing e pelo acadêmico Chen Jun, da Universidade Nankai, juntamente com Li Yong, do Instituto de Fontes de Energia Espacial de Xangai. Eles encontraram uma maneira de tornar as baterias de lítio muito mais potentes. Especificamente, atingiram uma densidade de energia de 700 Wh/kg. As melhores baterias usadas em carros hoje geralmente atingem cerca de 250 Wh/kg a 255 Wh/kg, e as baterias de estado sólido prometem cerca de 500 Wh/kg.
Para entender por que isso é importante, pense em uma bateria como um tanque de combustível. Se você tiver dois tanques com o mesmo peso, mas um deles tiver três vezes mais energia, seu carro poderá dirigir muito mais longe sem parar. A nova tecnologia quase triplica a capacidade energética em comparação com os padrões atuais. Isso significa que os carros elétricos poderiam eventualmente percorrer distâncias muito maiores sem a necessidade de baterias enormes e pesadas que pesam sobre o veículo.
O segredo desse salto de potência está no líquido dentro da bateria – o eletrólito. As baterias usam uma mistura de sais de lítio e solventes de carbonato, que dependem de átomos de oxigênio para ajudar o lítio a se movimentar. Isso funciona muito bem, mas tem grandes desvantagens. Os eletrólitos líquidos são espessos e não se espalham facilmente. Eles também param de funcionar bem quando a temperatura cai, razão pela qual muitos EVs perdem autonomia durante o inverno.
A equipe chinesa decidiu tentar algo diferente. Eles criaram um novo tipo de líquido usando solventes de hidrocarbonetos fluorados. Em vez de usar oxigênio para movimentar o lítio, eles usaram flúor. Essa mudança torna o líquido muito mais “úmido”, de modo que a bateria precisa de menos líquido para funcionar. Como o líquido é mais fino e flui melhor, ele pode movimentar energia muito mais rapidamente.
O novo design funciona incrivelmente bem no frio. As baterias tradicionais muitas vezes desistem quando congelam, mas as novas células ainda podem funcionar a -50°C. Mesmo nessa temperatura extrema, a bateria mantém uma densidade de energia de quase 400 Wh/kg. Isso ainda é maior do que a maioria dos EVs de última geração oferecem hoje em temperatura ambiente.
A equipe explicou que eles tiveram que ter muito cuidado com a forma como criaram o novo eletrólito – eles tiveram que equilibrar o “espaço” dentro do líquido para que os átomos de lítio pudessem se mover livremente. Ao mudar do oxigênio para o flúor, eles removeram o gargalo que impedia o desempenho, permitindo que a bateria fosse mais leve e mais forte ao mesmo tempo.
Muitas empresas estão correndo para construir baterias de estado sólido, que são frequentemente chamadas de “Santo Graal” da indústria. Mas mesmo essas baterias normalmente atingem apenas cerca de 400 Wh/kg. A nova descoberta mostra que as baterias “líquidas” podem realmente superar a tecnologia de estado sólido se a química estiver correta. Se isso passar do laboratório para a fábrica, poderá mudar a forma como construímos tudo, desde caminhões de entrega até aviões.
Essas baterias poderiam alimentar robôs avançados ou até mesmo equipamentos usados no espaço. Actualmente, o número de 700Wh/kg refere-se apenas à célula individual, mas uma vez montadas estas células num sistema de bateria completo, os ganhos serão substanciais. Esta investigação mostra que as baterias de lítio ainda têm um potencial inexplorado e desafiam as expectativas estabelecidas pela tecnologia de estado sólido.
