Os cientistas ‘tropeçaram’ de uma maneira inesperada numa forma inovadora de tecnologia de baterias, que promete abrir as possibilidades para uma nova geração de veículos elétricos. Engenheiros da Universidade Drexel, em Filadélfia, nos Estados Unidos, encontraram acidentalmente uma técnica enquanto trabalhavam numa solução para melhorar a viabilidade das baterias de lítio-enxofre, que são frequentemente descritas como o ‘Santo Graal’ das baterias devido às substanciais vantagens em comparação com as baterias padrão de lítio.
As baterias de lítio-enxofre têm três vezes a capacidade potencial de carga das baterias de íons de lítio, que estão em todo o lado – desde smartphones até carros elétricos. No entanto, a sua instabilidade inerente tornou-as inadequadas para aplicações comerciais, com as baterias de lítio-enxofre a passar por uma mudança de tamanho de 78% a cada ciclo de carregamento.
A superação desse problema não apenas melhoraria radicalmente o desempenho dos dispositivos alimentados por bateria mas também conseguiria abordar algumas das preocupações ambientais que acompanham as baterias de íons de lítio, como a aquisição e raridade das matérias-primas.
A equipa de pesquisa da Drexel procurava uma solução para redesenhar o cátodo da bateria para evitar as reações prejudiciais que ocorrem durante o processo de carregamento mas acabaram por descobrir uma fase química rara do enxofre que acaba por impedir a reação – ou seja, impede a formação de um composto químico conhecido como polissulfetos e, em vez disso, cristaliza o enxofre em algo chamado enxofre monoclínico de fase gama, que anteriormente só havia sido alcançado em altas temperaturas em laboratório.
“No início era difícil acreditar que era isso que estávamos a detectar porque em todas as pesquisas anteriores o enxofre monoclínico era instável abaixo de 95°C”, disse Rahul Pai, coautor da pesquisa, publicada na revista ‘Nature Communications Chemistry’.
“No século passado, houve apenas algumas experiências que produziram enxofre gama monoclínico e só se manteve estável entre 20 e 30 minutos, no máximo. Mas nós criámos num cátodo que estava a passar por milhares de ciclos de carga e descarga sem diminuir o desempenho – e, um ano depois, o nosso exame mostrou que a fase química permaneceu na mesma.”
Após 4 mil ciclos de carga e descarga ao longo de um ano, o que equivale a 10 anos de uso regular, o cátodo de enxofre permaneceu estável e não se degradou. Como previsto, a capacidade da bateria era três vezes maior do que a de uma bateria de íon-lítio. Os cientistas procuram agora entender completamente o mecanismo exato por trás do processo inovador, com a esperança de eventualmente comercializar a tecnologia.
“Esta continua a ser uma descoberta emocionante e que pode abrir várias portas para o desenvolvimento de tecnologia de bateria mais sustentável e acessível”, apontou Vibha Kalra, do Departamento de Engenharia Química e Biológica da Universidade de Drexel. “Afastarmo-nos da dependência do lítio e de outros materiais caros e difíceis de extrair da terra é um passo vital para o desenvolvimento de baterias e para expandir a nossa capacidade de usar fontes de energia renováveis”, finalizou.
Por Francisco Laranjeira
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