NASA quer tornar as baterias do futuro mais eficazes e sem risco de explosão

Toda nova geração de celulares sempre tem como promessa uma bateria melhor, que dure ao menos um dia inteiro sem necessidade de carregar. O usuário percebe alguns aprimoramentos aqui e ali, mas nunca é algo realmente impactante. Isso sem contar a vida útil desse equipamento, que dificilmente ultrapassa três anos. Além dos dispositivos móveis, as baterias estão em aparelhos maiores como carros e barcos. Nestes casos, as falhas podem causar prejuízos ainda maiores, como incêndios e a destruição total daquele bem que custou alguns milhares de reais.

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Para tentar resolver esses problemas, pesquisadores do mundo inteiro buscam formas de aprimorar a tecnologia das fontes de energia de eletrônicos móveis e portáteis, tão importantes para o mundo moderno. A NASA, uma das pioneiras no desenvolvimento de tecnologia inovadoras, está à frente de um projeto chamado SABERS e que visa exatamente isso.

SABERS significa Solid-state Architecture Batteries for Enhanced Rechargeability and Safety (Baterias recarregáveis de arquitetura de estado sólido e segurança aprimoradas, em tradução livre) e representa um importante segmento de atuação da gigante aeroespacial na busca por fontes de energia mais duráveis e seguras.

O setor de aviação busca desenvolver baterias há algum tempo, como uma forma de substituir o querosene e reduzir o impacto ambiental. A ideia é que essas fontes de energia sirvam para alimentar totalmente ou, ao menos, parcialmente, os sistemas de propulsão elétrica para gerar economia dos recursos do planeta.

O objetivo da NASA é criar uma bateria com capacidade de armazenamento de energia bem mais elevado do que as atuais de íons de lítio, que não perca capacidade ao longo do tempo nem pegue fogo em caso de impactos ou elevação da pressão.

Tecnologia sem nenhum tipo de líquido

A maioria das baterias atuais tem em comum o fato de usar líquidos na sua composição. É por isso que muitas delas deformam, perdem funcionalidade ou vazam, podendo causar explosões. A proposta da agência espacial norte-americana é fazer uma fonte de energia totalmente sólida, capaz de suportar mais danos e sem sofrer interferência das propriedades da água, por exemplo.

Uma das tentativas do SABERS foi combinar os elementos enxofre e selênio para acumular a carga elétrica. A junção de ambos cria uma bateria sólida e fria ao toque, que não esquenta e não pega fogo. Além disso, ela é mais fina e tem uma capacidade de guardar energia maior do que as fabricadas com íon de lítio.

Por ser feita de enxofre, um subproduto resultante do refino do petróleo e abundante em todas as partes do planeta, pode ter um custo de produção reduzida. O selênio também é um material bastante comum e está presente até nos alimentos ingeridos diariamente.

Combinações para gerar eficiência

O projeto também busca utilizar outros elementos nunca antes combinados para criar uma nova bateria. Essa mistura pode ser pouco eficaz na maioria das vezes, mas também gera incríveis combinações, como o chamado grafeno holey.

O grafeno é um nanomaterial composto apenas por carbono, em que os átomos se ligam formando estruturas hexagonais. Trata-se do cristal mais fino do mundo e suas propriedades o fazem ser muito desejado — isso porque ele consegue ser rígido, resistente (até 200 vezes mais do que o aço) e maleável ao mesmo tempo. Essa substância tem um elevado nível de condutividade elétrica, é ultraleve e totalmente ecológico.

O nome do novo material deriva de hole, que significa buraco em inglês, e é usado para representar uma característica específica deste material: os orifícios em sua superfície que permitem a passagem do ar.

Melhorias no que já existe

Uma das principais vantagens das baterias de estado sólido é a baixa taxa de descarga, o que propicia uma efetividade elétrica muito maior do que os modelos atuais. Significa dizer que uma bateria sólida com a mesma capacidade de uma de lítio poderia durar muito mais.

Os pesquisadores do projeto da NASA conseguiram reduzir pela metade o uso de energia neste tipo já otimizado de fonte de energia. Com uma taxa de descarregamento menor, uma bateria relativamente pequena conseguiria alimentar objetos maiores.

Se uma bateria de avião de lítio precisasse ter seis metros cúbicos, por exemplo, uma de estado sólido poderia ter metade desse tamanho ou até menos. Isso vai permitir que as aeronaves elétricas sejam menores e mais leves, já que o espaço ocupado pela bateria será bem reduzido.

Uber e outras empresas do segmento automotivo já estão de olho na tecnologia desenvolvida pelo projeto SABERS, cujo próximo passo é testar um design funcional. A ideia é ver como a bateria vai se comportar em situações práticas do dia a dia, e mensurar melhor a durabilidade e o desempenho.

A pesquisa atual de baterias é principalmente orientada para a indústria automobilística, porque os padrões de segurança são geralmente menos restritivos do que aqueles exigidos para aplicações de aviação, na qual as baterias encontram ambientes mais complexos. Além disso, os carros elétricos estão em alta e a demanda por novos tipos de bateria tem sido crescente. Dependendo dos resultados, este pode ser um segmento de muito crescimento — e lucro, obviamente — no futuro próximo.

Segurança é a prioridade

O projeto elencou cinco itens fundamentais para mensurar a eficácia: segurança, densidade de energia, taxa de descarga, design e escalabilidade. O foco obviamente é garantir a segurança total do projeto. As baterias devem armazenar muita energia, mas não ter risco de explosão ou de pegar fogo, sem contar que precisam ser compactas, rentáveis e fáceis de se fabricar, caso contrário não fará sentido produzir.

Se os testes derem resultados positivos no setor automotivo, o projeto deve evoluir para o segmento aéreo e, futuramente, para o espacial. Uma bateria solar potente, por exemplo, resolveria um imenso impasse da agência espacial na condução de viagens para fora da Terra, que exigem vultosos investimentos em combustíveis e ainda sujeitam os astronautas a explosões não programadas.

O mais bacana disso tudo é que as bateriais sólidas poderão ser replicadas em modelos diferentes para outras funções. Não se espante se houver celulares ou notebooks que usam este tipo de fonte de energia, que poderia ajudar as pessoas a se manterem mais longe das tomadas por algum tempo.

O que acha deste projeto da NASA? As bateriais sólidas serão o futuro ou ainda teremos outras novidades mais relevantes no segmento? Comente.

Fonte: NASA