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Nova técnica permite criar baterias de lítio com até quatro vezes mais capacidade que as atuais

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5 anos atrás

O tão sonhado dia em que nossos smartphones e laptops ficarão menos dependentes das tomadas pode estar mais próximo do que imaginamos: pesquisadores da Universidade de Stanford conseguiram projetar um tipo de bateria de lítio que dura de duas a quatro vezes mais que as baterias atuais.

A pesquisa está sendo conduzida pela equipe do professor Yi Cui, a mesma que, em fevereiro deste ano, anunciou uma técnica de fabricação de baterias inspirada em romãs.

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As baterias são formadas, essencialmente, por três componentes: eletrólito, ânodo e cátodo. O eletrólito atua como uma substância condutora entre estes dois últimos, permitindo que elétrons sejam descarregados de um e recebidos pelo outro.

Os cientistas entendem que o ideal seria fazer com que houvesse lítio puro no ânodo. Além de resultar em muito mais autonomia, esta condição permitiria o desenvolvimento de baterias menores e mais leves.

Mas, na tecnologia atual, há apenas íons de lítio concentrados no eletrólito. Isso acontece porque a indústria ainda não conseguiu criar um ânodo de lítio puro que não fosse altamente instável e incapaz de reagir ao eletrólito, problemas que causam a diminuição da vida da útil da bateria e, sob determinadas circunstâncias, aumentam o risco de acidentes.

A solução encontrada pela equipe do professor Yi Cui tem ligação com a ideia das baterias inspiradas em romãs: utilizar camadas de “nanoesferas” de carbono com núcleos vazios e interligá-las como se formassem as células de um favo de mel para proteger as moléculas de lítio.

Normalmente, a indústria utiliza grafite e, com menos frequência, silício no ânodo. Todos estes elementos podem se expandir, mas não tanto quanto o lítio. É daí que vem a instabilidade do material.

As esferas de carbono conseguem controlar este problema por serem resistentes o suficiente para evitar que o lítio se expanda exageradamente e, ao mesmo tempo, terem flexibilidade que permite a sua movimentação junto às moléculas do elemento.

As camadas de carbono são extremamente finas, não tendo mais que 20 nanômetros de espessura, portanto, não afetam as dimensões físicas da bateria de maneira significativa. Para você ter uma ideia, os pesquisadores explicaram que é necessário empilhar 5 mil camadas para que elas ganhem, juntas, a espessura de um fio de cabelo.

Nanoesferas de carbono

Como o lítio consegue oferecer maior densidade energética, pode-se fazer mais com menos, ou seja, produzir baterias menores que as atuais, mas com autonomia de duas a quatro vezes maior, como informado no início do post. Há mais um benefício: uma vez que as camadas de carbono fazem o lítio permanecer estável, fica mais fácil desenvolver baterias com maior tempo de vida útil.

Com tantas vantagens assim, o que falta para a ideia ser implementada em smartphones, laptops e até mesmo em carros? Mais testes, é claro. Um dos desafios dos cientistas é fazer com que as novas baterias tenham “eficiência coulômbica” (diferença entre a quantidade de carga que a bateria perde durante a descarga e a que ganha durante a recarga) de 99,9% para serem viáveis. O máximo que já foi conseguido em laboratório é uma eficiência de 96%. Pode parecer uma diferença pequena, mas não é.

De qualquer forma, como a nova técnica tem como base tecnologias atuais (ou seja, não se trata de nada feito do “zero”), os pesquisadores acreditam na sua adoção dentro de poucos anos.

A gente só espera que, até lá, os níveis de consumo dos nossos dispositivos não aumentem na mesma proporção.

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