Cientistas da Universidade de Waterloo, no Canadá, trabalham numa pesquisa que pretende desenvolver novos tipos de baterias de íons de lítio, como as que usamos em notebooks e celulares atuais, que retenham muito mais carga. O projeto busca substituir substâncias usadas no interior da bateria para que ela consiga guardar mais carga.
Em testes preliminares, protótipos testados em laboratório obtiveram densidade energética até 60% maior do que uma bateria comercial equivalente. O ponto de destaque nessa pesquisa é que o trabalho está sendo desenvolvido a partir de uma tecnologia já conhecida, a das baterias de lítio.
Cientistas da universidade canadense estimam que baterias com a tecnologia podem chegar ao consumidor no ano que vem (Foto: Allan Melo/TechTudo)
Isso significa que a aplicação dessas descobertas pode acontecer num espaço mais curto de tempo. De acordo com Zhongwei Chen, engenheiro químico líder do estudo, há a perspectiva de que a tecnologia desenvolvida na universidade canadense já seja empregada em escala industrial a partir do ano que vem.
Silício no lugar de grafite
A inovação criada pelos cientistas canadenses foi trocar o polo negativo, ou ânodo, normalmente usado em baterias de íons de lítio. Em lugar do grafite, eles criaram baterias que usam o silício.
O grafite é usado em baterias há bastante tempo e, embora relativamente seguro e barato, ele apresenta uma limitação bastante séria para o aprimoramento da tecnologia: ao contrário do silício, o grafite armazena pouca energia, ou mais precisamente, tem uma densidade energética muito baixa.
Cada grama de grafite pode reter algo em torno de 370 mAh ao passo que o silício chega a 4.200 mAh por grama. A rigor, apenas uma grama de silício tem maior capacidade de armazenar energia do que as maiores baterias de celulares da atualidade.
Desafios do silício
Cientistas conhecem essa propriedade do silício há muito tempo, mas nunca encontraram soluções eficazes para outros problemas gerados pelo material.
Ao contrário do grafite, o silício interage com o lítio no interior da bateria em constante expansão e contração, dependendo do ciclo (carga ou descarga). Essas alterações físicas, que registram variações de até 300% nas dimensões do material, com o tempo, podem causar rompimentos na bateria e vazamentos de seu
... conteúdo tóxico.
Os cientistas de Waterloo resolveram o problema controlando esse comportamento do silício a partir da adição de substâncias químicas que controlam o processo de dilatação e contração do polo negativo da bateria, impedindo que essas alterações causem problemas dentro do componente.
Ainda de acordo com os pesquisadores da universidade, a solução encontrada para o silício permite que a bateria tenha alta durabilidade já que, mesmo depois de 2.275 ciclos completos de carga e descarga, não foram notadas perdas na eficiência das células.
Cientistas da universidade canadense estimam que baterias com a tecnologia podem chegar ao consumidor no ano que vem (Foto: Allan Melo/TechTudo)