Cientistas usam alumínio e criam bateria 20x mais resistente que modelos atuais

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 06 de Abril de 2021 às 16h19

Produzir uma bateria barata, eficaz e que tenha um ciclo de vida duradouro é o sonho de consumo da indústria de produtos eletrônicos. Uma equipe da Universidade de Cornell, nos EUA, planeja usar o alumínio para transformar esse sonho em realidade, utilizando um metal de baixo custo e ecologicamente sustentável.

Segundo os pesquisadores, o alumínio possui uma série de vantagens sobre o lítio, material mais comum usado atualmente em baterias. Ele é abundante na natureza, é leve, tem alta capacidade para armazenar energia e é facilmente reciclado.

Mas por que não pensaram nisso antes? O problema é que os cientistas não conseguiam evitar as falhas e curto-circuitos causados pela reação química que ocorre entre o alumínio e o separador de fibra de vidro que divide o ânodo e o cátodo das baterias.

A solução encontrada pelos pesquisadores foi utilizar um substrato de fibras de carbono entrelaçadas que formam uma ligação química ainda mais forte com o alumínio. “Quando a bateria está carregada, o alumínio é depositado na estrutura de carbono por meio de uma ligação covalente, ou seja, existe a partilha de pares de elétrons entre átomos de alumínio e carbono”, explica o professor Jingxu Zheng.

Imagem ampliada do alumínio depositado nas fibras de carbono (Imagem: Reproduçao/Cornell University)

Minha bateria já não é mais a mesma

Em uma bateria de lítio convencional, os íons fluem do cátodo para o ânodo. Este é o fluxo que fornece energia para os aparelhos que usamos no dia a dia e esse fluxo é invertido quando colocamos o celular para carregar. Neste caso, os íons são “forçados” a voltar do ânodo para o cátodo usando a energia de uma fonte externa, como uma tomada comum.

Degradações pequenas se acumulam com tempo (Imagem: Reprodução/Nature Energy)

O desgaste acontece pois esse processo não ocorre de forma ideal, o que danifica o cátodo ao longo dos ciclos. A cada recarga ele vai perdendo um pouco de sua capacidade e, com o passar do tempo, os ciclos acumulam uma boa quantidade de pequenas degradações. É por isso que uma bateria mais velha consegue ficar menos tempo longe da tomada.

O pulo do gato

Enquanto os eletrodos de baterias recarregáveis possuem característica bidimensionais, a nova técnica utiliza uma arquitetura tridimensional, criando uma camada de alumínio mais profunda e que pode ser controlada com precisão. “Basicamente, usamos uma força motriz química para colocar o alumínio nos poros de carbono, deixando o eletrodo muito mais espesso e eficiente”, disse o professor Zheng.

Baterias de íons de lítio suportam entre 300 e 500 ciclos de carga e descarga (Imagem: Reprodução/Envato)

Nos testes realizados em laboratório, os cientistas conseguiram criar baterias de alumínio que duraram 10 mil ciclos sem apresentar falhas. Para se ter uma ideia, os fabricantes de hoje anunciam que suas baterias comuns, feitas com íons de lítio, suportam entre 300 e 500 ciclos (carga/descarga) antes de começarem a aparecer os primeiros sinais de degradação.

Para o professor Zheng, as baterias de alumínio e carbono se tornarão extremamente baratas quando começarem a ser produzidas em grande escala.“Elas têm um ciclo de vida muito longo. Quando calculamos o custo de armazenamento de energia, precisamos amortizá-lo sobre a produção geral de energia. Portanto, se tivermos uma vida útil maior, esse custo será ainda mais baixo e acessível”.

Tomara que em um futuro não tão distante a gente não tenha que trocar de smartphone de dois em dois anos apenas porque a bateria anda meio cansada e não vê a hora de se encontrar com a tomada mais próxima. Você acha que a bateria do seu celular dura pouco? Comente.

Fonte: Nature Energy, Cornell University

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