Eles surgem com uma alternativa à base de níquel para a degradação das baterias eléctricas de automóveis

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21 de Março de 2019, 15:01

As baterias de iões de lítio são o tipo de baterias mais comum que podemos encontrar nos automóveis eléctricos, embora a comunidade científica esteja interessada em encontrar alternativas aos seus principais ingredientes – cobalto, lítio, manganês – não só devido aos desafios ambientais e ao elevado custo da sua utilização, se não devido à duração e eficiência das baterias.

A este respeito, uma equipa de cientistas norte-americanos identificou uma alternativa para evitar a degradação de um material encontrado no cátodo das baterias de iões de lítio, o que poderia levar ao desenvolvimento de baterias mais acessíveis e com melhor desempenho.

Goal: substituir o cobalto por níquel sem degradação da bateria

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Laboratório Nacional de Brookhaven
Os cientistas por detrás da investigação. Crédito fotográfico: Brookhaven National Laboratory.

p> A equipa de investigadores do Brookhaven National Laboratory – Departamento de Energia dos EUA – está a investigar formas de melhorar a eficiência do que já é a tradicional bateria de iões de lítio e o triplo da densidade de energia das baterias, e parecem ter encontrado o seu calcanhar de Aquiles: o cátodo.

Como o Science Daily explica, as baterias são constituídas por um ânodo, um cátodo e um electrólito, e muitos cientistas consideram que o cátodo é o maior desafio.

Por isso um dos objectivos da equipa é optimizar uma classe de materiais no cátodo chamado materiais em camadas ricos em níquel. “Os materiais em camadas são muito interessantes porque são relativamente fáceis de sintetizar e têm alta capacidade e densidade energética”, explica o autor do estudo Enyuan Hu.

Oxido de cobalto de lítio é um material em camadas que tem sido utilizado como cátodo para baterias de lítio-ião durante muitos anos. No entanto, apesar da sua aplicação bem sucedida em pequenos sistemas de armazenamento de energia como a electrónica portátil, o custo e a toxicidade do cobalto, um dos principais ingredientes, é um problema quando se produzem pilhas em grande escala.

tesla modelo 3

Então os cientistas estão a investigar como substituir o cobalto por elementos mais seguros e acessíveis sem comprometer o desempenho do material, tais como os que são estratificados e ricos em níquel:

“Escolhemos um material em camadas rico em níquel porque o níquel é menos caro e tóxico do que o cobalto”, explica Hu para o Science Daily.

Mas como todos os avanços, há prós e contras. Estes materiais em camadas ricos em níquel começam a degradar-se após múltiplos ciclos de carga e descarga, pelo que estão a identificar a causa desta degradação.

Para Rosa Palacín, uma investigadora do Instituto de Ciência dos Materiais em Barcelona, outro desafio que as baterias enfrentam actualmente está relacionado com o fabrico, especialmente em grande escala. Como ela nos disse há alguns dias, três sólidos (cátodo, electrólito e ânodo) devem ser montados sucessivamente para que haja um bom contacto nas interfaces, e os métodos de montagem podem levar a alguma reactividade.

Caberá à comunidade científica encontrar soluções para as armadilhas que a mobilidade eléctrica está a encontrar.

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