Em uma era em que a demanda por armazenamento de energia eficiente e sustentável está no auge, um desenvolvimento inovador da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Harvard estabeleceu um novo padrão no campo da tecnologia de baterias. Os pesquisadores revelaram uma nova bateria de lítio metálico capaz de suportar pelo menos 6.000 ciclos de carga e descarga, com capacidade de ser totalmente carregada em poucos minutos. Este avanço revolucionário não só promete transformar a maneira como usamos baterias, como também abre caminho para aplicações mais práticas em setores como o de veículos elétricos.
O cerne desta pesquisa reside na fabricação de baterias de estado sólido utilizando ânodos de lítio metálico, um método que ofereceu novos insights sobre materiais para baterias potencialmente revolucionárias. O estudo, publicado recentemente na revista "Nature Materials", destaca os avanços significativos alcançados na compreensão e utilização de ânodos de lítio metálico. Xin Li, autor do artigo, observou: "Baterias de ânodo de lítio metálico são consideradas o Santo Graal das baterias. Elas possuem uma capacidade dez vezes maior que a dos ânodos de grafite comerciais, aumentando significativamente a autonomia de veículos elétricos. Nossa pesquisa marca um passo vital em direção a baterias de estado sólido mais práticas em aplicações industriais e comerciais."
Um dos maiores desafios no projeto dessas baterias tem sido a formação de dendritos na superfície do ânodo. Essas estruturas em forma de raízes crescem no eletrólito, perfurando a barreira que separa o ânodo do cátodo, causando curtos-circuitos e até incêndios na bateria. Em 2021, Li e sua equipe abordaram esse problema projetando uma bateria multicamadas, intercalando diferentes materiais com estabilidades variadas entre o ânodo e o cátodo. Esse projeto multicamadas e multimaterial não bloqueou completamente os dendritos de lítio, mas controlou e conteve sua penetração.
Em sua pesquisa mais recente, a equipe avançou ainda mais ao incorporar partículas de silício de tamanho micrométrico ao ânodo. Essa abordagem reduz a reação de litiação e promove a galvanoplastia uniforme do metal de lítio espesso, prevenindo efetivamente a formação de dendritos. Além disso, os processos de galvanoplastia e decapagem podem ocorrer rapidamente em superfícies planas, permitindo que a bateria seja totalmente carregada em apenas 10 minutos.
A fase experimental envolveu a criação de uma bateria tipo bolsa do tamanho de um selo postal, de 10 a 20 vezes maior do que a maioria das baterias tipo moeda produzidas em laboratórios universitários. Notavelmente, essa bateria manteve 80% de sua capacidade mesmo após 6.000 ciclos, superando outras baterias tipo bolsa atualmente disponíveis no mercado.
Esta inovação de Harvard é mais do que uma conquista acadêmica; representa um grande avanço na tecnologia de baterias. Com sua capacidade, segurança e eficiência aprimoradas, a bateria de lítio metálico desenvolvida por Li e sua equipe tem o potencial de revolucionar o armazenamento e o uso de energia, especialmente em veículos elétricos, marcando um marco significativo em nossa jornada rumo a um futuro mais sustentável e energeticamente eficiente.
Horário da publicação: 12/01/2024
