"Baterias a ar" mostram potencial para substituir as de íons de lítio no futuro

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 09 de Maio de 2021 às 10h00

A energia está no ar, de acordo com uma pesquisa feita por cientistas da Universidade de Liverpool e da Universidade Loughborough, ambas na Inglaterra. A tecnologia ainda está em desenvolvimento, mas, em teoria, baterias feitas com lítio-oxigênio (Li-O2) poderiam armazenar uma carga muito maior do que as células convencionais de íons de lítio usadas atualmente.

As baterias de lítio-oxigênio (ou lítio-ar, como também são chamadas) apresentam uma estrutura condutora porosa, onde seus eletrodos liberam a energia da reação entre o oxigênio do ar e o lítio, o que resulta em uma estabilidade melhorada em ciclos mais longos de carga.

“A capacidade de formular precisamente o eletrólito usando componentes de baixa volatilidade prontamente disponíveis nos permitiu adaptar um eletrólito para as necessidades da tecnologia de bateria de metal-ar, que oferece uma funcionalidade de ciclo muito melhorada", afirma o professor Alex Neale.

Esquema mostrando a relação entre os reagentes de uma bateria de lítio-ar. (Imagem: Reprodução/ExtremeTech)

Resultados animadores

Segundo Neale, os resultados conquistados até agora mostram que é possível obter ganhos significativos na estabilidade do eletrólito presente na interface do eletrodo do lítio, dando à célula de energia um desempenho muito maior.

“Foi emocionante ver através do uso de cálculos e dados experimentais que fomos capazes de identificar os principais parâmetros físicos que permitiram que as formulações se tornassem estáveis ​​contra a interface do eletrodo de metal de lítio", diz o professor Pooja Goddard, coautor do projeto.

Em uma célula completa de Li-O2, um eletrólito líquido exibiu estabilidade mútua em ambas as interfaces, bem como uma pressão de vapor muito baixa para impedir a evaporação do eletrólito sob um suprimento de gás dinâmico. O uso de eletrólitos sólidos foi a estratégia escolhida para proteger o metal de lítio, o que pode representar uma eficiência mais aprimorada em futuras baterias de lítio-oxigênio.

Esquema energético da bateria de lítio-oxigênio (Imagem: Reprodução/University of Liverpool)

Mais testes

Os eletrólitos projetados durante os experimentos fornecem novas formulações que podem servir como referência para compreender melhor e desenvolver arquiteturas catódicas inéditas e mais eficazes. A ideia é reduzir as perdas de energia que ocorrem durante os ciclos de carga e descarga ao longo do período de vida útil das baterias.

"Baterias a ar" são mais eficazes que as de íons de lítio, mas ainda duram menos (Imagem: Reprodução/Envato)

Uma vez que as "baterias a ar", como as de lítio-ar, ferro-ar e silício-ar, capturam o oxigênio atmosférico para gerar uma reação química em seu interior no ciclo de descarregamento, elas liberam esse oxigênio de volta durante o recarregamento, fazendo com que o processo se torne menos desgastante, sem apresentar perdas significativas de desempenho.

Se a teoria apresentada pelos cientistas ingleses for realmente comprovada fora dos laboratórios, esse tipo de bateria pode ser mais viável do que a atual geração de baterias de íons de lítio. Por enquanto, as células de lítio-oxigênio costumam desperdiçar a maior parte da energia que recebem durante o carregamento em forma de calor, o que compromete sua vida útil a médio e longo prazo. A evolução desses estudos, porém, pode tornar essa iniciativa uma opção bem interessante para substituir ar baterias de íons de lítio no futuro.

Fonte: University of Liverpool

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