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Um time de cientistas da Universidade da Califórnia – San Diego conseguiu criar um novo tipo de bateria – intitulada “bateria de estado sólido em silício” -, que promete ampliar a capacidade energética em até 10 vezes, segundo resumo do paper publicado na nova edição do jornal Science, do último dia 24.
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De acordo com os testes primários já conduzidos em parceria com a LG, a nova bateria tem potencial para aprimorar – em larga escala – mercados de interesse energético bem evidentes, como o setor de carros elétricos e a distribuição de energia elétrica para residências.
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Os benefícios da descoberta vêm em muito por causa do ânodo de silício. Segundo os cientistas, o material tem cerca de 10 vezes a capacidade de armazenamento de energia vista nos atuais modelos, que usam ânodos de grafite. O problema, porém, é que o silício tem fácil degradação, o que significa que ele se estica e se contrai diante da passagem de correntes elétricas, estragando com facilidade. Esse é, hoje, o único impedimento para que o material seja aplicado em caráter comercial.
Mas com o novo tipo de eletrólito aplicado pela universidade, esse problema parece ter sido resolvido, já que os testes indicam que a bateria de estado sólido não só armazena mais energia, como a transfere com maior eficácia e é bastante duradoura.
“Com essa configuração de bateria, nós estamos abrindo um novo espaço para artigos de estado sólido que usam ânodos de outras ligas materiais, como o silício”, disse Darren H. S. Tan, autor primário do paper e Ph.D em engenharia química pela faculdade, além de ser o cofundador da startup UNIGRID, que licenciou a tecnologia da bateria.
Segundo ele, baterias de estado sólido já existem, mas sempre usam ânodo de lítio, um metal alcalino. Embora seu funcionamento seja inquestionável, sua aplicação tem eficácia reduzida: restrições de corpos científicos obrigam fabricantes a colocarem impedimentos artificiais nas taxas de recarga, e o lítio em si requer temperaturas altas na recarga – normalmente, algo em torno de 60ºC. Com um ânodo de silício, essas restrições não são necessárias.
Em uma demonstração de escala de laboratório, o time por trás da bateria de estado sólido conseguiu entregar 500 ciclos de descarga-recarga em temperatura ambiente, com 80% de capacidade de retenção energética.
“Retenção energética” é, basicamente, a capacidade de uma bateria de armazenar energia. Quando um aparelho é novo, esse volume é de até 100%. À medida em que você o vai carregando, porém, a degradação natural do composto vai reduzindo esse percentual – a isso, damos o nome de “bateria vazada” (vale lembrar que a bateria “vazar” é algo natural: o que não é normal é ela começar a fazer isso com pouco tempo de uso, o que pode ser sinal de mau uso ou defeito na fabricação).
A degradação acelerada do silício se dava pelo uso desses ânodos em eletrólitos de natureza líquida. O que os cientistas fizeram foi trocar isso por uma solução sólida, baseada em sulfeto, que eles descobriram ser bem mais estável.
“Esse novo trabalho traz uma solução promissora para o problema do ânodo de silício, embora ainda seja necessário mais trabalho a ser feito”, disse Shirley Meng, professora associada da UC-San Diego e coautora do estudo. “Eu vejo esse projeto como uma validação de nossa abordagem na pesquisa de baterias aqui na faculdade. Nós casamos os mais rigorosos trabalhos teóricos e experimentais com criatividade e pensamento fora da caixa. Nós também sabemos como interagir com a indústria e seus parceiros, ao mesmo tempo em que perseguimos os desafios mais fundamentais”.
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