Uma preocupação atual em relação às baterias, principalmente com a ascensão dos veículos elétricos, é sua durabilidade.

Uma nova pesquisa da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard desenvolveu nova bateria de metal de lítio que pode ser carregada e descarregada no mínimo seis mil vezes – e em questão de dez minutos. Isso não só muda a compreensão desse tipo de material, mas, quando aplicada, também pode aumentar significativamente o alcance de modelos elétricos.

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Desafios para a criação de nova bateria de lítio

A pesquisa de Harvard descreve nova forma de fabricar baterias de lítio em estado sólido, consideradas importantes na indústria por sua capacidade até dez vezes maior do que outros modelos, como a bateria de grafite comercial. Isso também muda compreensão sobre como o material pode ser usado.

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Antes disso, o estudo teve que superar alguns desafios. O TechXplore explicou:

  • Um dos maiores desafios no uso das baterias de lítio sólido é a formação de dendritos na superfície do ânodo (o lado negativo da bateria). As pequenas estruturas que crescem no polo da bateria podem perfurar a barreira entre o ânodo e o cátodo (o lado positivo) e causar curto-circuito, ou, até, um incêndio;
  • A formação desses dendritos acontece durante o funcionamento da bateria, quando os íons de lítio vão do lado positivo para o negativo (e vice-e-versa) e se fixam no cátodo. O processo é chamado de galvanização e cria no polo positivo uma superfície irregular e não homogênea que pode causar falhas no dispositivo, inclusive diminuindo a durabilidade;
  • Um estudo de 2021 dos mesmos pesquisadores conseguiu lidar com os dendritos causadores do problema: eles criaram bateria com várias camadas de diferentes materiais e estabilidades que se intercalavam, evitando a penetração efetiva desses estruturas;
  • A solução não parou a formação dos dendritos, mas conseguiu impedi-los de se fixar e atrapalhar a bateria como acontecia antes.

Quando estiver pronta para uso comercial, bateria pode aumentar capacidade de carros elétricos (Imagem: Vitória Lopes Gomez (gerado com IA)/Olhar Digital)

Nova bateria de lítio mais durável

Agora, a equipe evoluiu na pesquisa e conseguiu solucionar a raiz do problema: impediu a formação dos dendritos.

Para isso, eles usaram partículas de silício no polo negativo, que estimulavam a contração das estruturas e as transformavam novamente em lítio, como uma casca ao redor. Isso só funciona em baterias sólidas, já que, no estado líquido, a reação química que resulta nisso é diferente. Com isso, os pesquisadores construíram uma bateria sólida do tamanho de um selo postal e a testaram.

Conclusões

Ela manteve 80% da capacidade original mesmo após seis mil ciclos de descarga e recarga, superando outras baterias sólidas atuais.

A invenção foi licenciada pela Harvard a uma empresa dos quais os pesquisadores fazem parte. O próximo passo é construir versão da bateria de lítio sólido do tamanho de um smartphone e testar suas propriedades e usabilidade.