Baterias de lítio-metal prometem duplicar a autonomia de carros elétricos

Pesquisadores do Helmholtz Institute Ulm (HIU) e do Karlsruhe Institute of Technology (KIT), ambos na Alemanha, desenvolveram uma nova bateria de metal de lítio que pode garantir uma autonomia muito maior para veículos elétricos. A célula atinge uma densidade de energia de 560 watts-hora por quilo sem perder a estabilidade.

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Eles usaram uma combinação entre um cátodo rico em níquel, que permite o armazenamento de grandes quantidades de energia por massa, e um eletrólito líquido iônico, que garante uma capacidade bastante estável mesmo depois de vários ciclos de carga e descarga.

“Em eletrólitos orgânicos convencionais, as partículas se rompem no cátodo. Dentro dessas fissuras, o eletrólito reage e danifica a estrutura. Além disso, uma camada espessa de musgo contendo lítio se forma no ânodo. Por essa razão, usamos um eletrólito líquido iônico não volátil e pouco inflamável”, explica o professor de eletroquímica Stefano Passerini, coautor do estudo.

Metal de lítio

As baterias de metal de lítio (ou lítio-metal) são células de estado sólido que utilizam um separador cerâmico seco no lugar de um eletrólito líquido, permitindo a transferência de energia com muito mais eficiência e segurança. Como possuem alta densidade, elas armazenam mais eletricidade por massa ou volume.

A nova bateria de metal de lítio desenvolvida na Alemanha usa camadas pobres em cobalto e ricas em níquel, além de um eletrólito iônico não volátil que permite o armazenamento energético por muito mais tempo. Após 1.000 ciclos, a bateria manteve 88% de sua capacidade inicial.

“Esses resultados são notáveis. A densidade de energia está acima do limite típico de 500 Wh/kg usado para alimentar veículos elétricos de última geração. As melhores baterias de íons de lítio hoje disponíveis no mercado chegam no máximo a 270 Wh/kg”, comemora Passerini.

Eficiência

Mesmo depois de longos ciclos de armazenamento, a bateria de metal de lítio permaneceu com uma eficiência coulômbica média — a razão entre a descarga e a capacidade de recarga — de 99,94%. Além disso, a eficácia inicial de retensão de energia foi de 214 mAh por grama de material catódico.

Com a utilização de um eletrólito de líquido iônico menos inflamável que os eletrólitos orgânicos convencionais, os pesquisadores desenvolveram um protótipo mais seguro e menos sujeito a sobrecargas que podem causar incêndios e explosões, principalmente em dispositivos com grandes quantidades de energia armazenada.

Como o estudo ainda está em fase inicial, as novas baterias de metal de lítio precisam passar por mais testes antes de serem utilizadas longe dos laboratórios. No futuro, elas podem se tornar uma solução viável para veículos elétricos mais eficientes, que possam permanecer mais tempo longe da tomada.

Fonte: Karlsruhe Institute of Technology