Uma equipa de investigação do Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), na Coreia do Sul, concebeu uma bateria de lítio-metal - diferente das habituais baterias de iões de lítio - que promete não só uma vida útil mais longa, como também a capacidade de se autoextinguir caso ocorra um incêndio.
Limitações das baterias convencionais e o papel das dendrites
Hoje, os investigadores continuam a enfrentar vários entraves nas baterias tradicionais: desde desempenho aquém do desejável até problemas de segurança associados às dendrites, consideradas as principais responsáveis por incêndios indesejados.
Bateria de lítio-metal do DGIST e o “eletrólito sólido polimérico com três camadas”
Para contornar estes riscos, a equipa liderada pelo professor Lee Jung-ho e pelo Dr. Kim Jae-hyun apostou no desenvolvimento de uma bateria baseada num “eletrólito sólido polimérico com três camadas”. A intenção é que cada camada do eletrólito cumpra uma tarefa própria, elevando de forma marcada a segurança e a eficiência do conjunto.
Nesta arquitectura, a camada central serve para aumentar a resistência térmica. Já as duas camadas externas foram pensadas para facilitar o movimento dos iões de lítio e, ao mesmo tempo, ajudar a dissipar o calor.
De acordo com os responsáveis, esta solução “permite um aumento das taxas de transferência de energia, que impede, de forma eficaz, a formação dendrítica”.
As dendrites surgem quando “não há tempo para o lítio se difundir facilmente para onde precisa, ficando «à porta»”, o que acaba por gerar depósitos desorganizados.
Aditivos do eletrólito: DBDPE, zeólito e LiTFSI
Ainda assim, a separação em camadas não é o único elemento diferenciador. O eletrólito integra componentes específicos: o Decabromodifenil etano (DBDPE), um retardante de chama que ajuda a evitar incêndios; o zeólito, usado para reforçar a resistência do eletrólito; e uma elevada concentração de sal de lítio (LiTFSI), “para facilitar o rápido movimento dos iões”.
Os primeiros testes
Após mil ciclos de carregamento e descarregamento, esta nova bateria manteve cerca de 87,9% do seu desempenho, um resultado pouco comum. Em condições semelhantes, as baterias convencionais tendem a reter apenas entre 70%-80% do desempenho.
Num veículo elétrico com 500 km de autonomia (ciclo WLTP), isto traduz-se em que, ao fim de 500 mil km percorridos, a bateria continuaria a permitir uma autonomia de até 439 km.
A expectativa é que estas baterias venham a ser aplicadas não só em automóveis, mas também em smartphones e em sistemas de armazenamento de energia de grande escala.
“Espera-se que esta pesquisa faça uma contribuição significativa para a comercialização de baterias de lítio, utilizando eletrólitos (polímero sólido), ao mesmo tempo que proporcionam uma maior estabilidade e eficiência para os dispositivos de armazenamento de energia.”
Dr. Kim Jae-hyun
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