As baterias de iões de lítio são a melhor coisa que jamais aconteceu no mundo da tecnologia móvel e automóvel, mas dificilmente são a invenção ideal. É por isso que a comunidade científica procura avidamente novas tecnologias, uma das quais remete para uma bateria em estado sólido criada por uma equipa de cientistas Portugueses.
O que têm de errado as baterias de iões de lítio, então?
Desde logo, como a Samsung bem o sabe, se as barreiras entre cátodo e anodo são danificadas, as baterias tornam-se altamente inflamáveis e entram invariavelmente em combustão.
Graças à natureza das reacções químicas que se dão dentro de uma destas baterias, os anodos de metal também podem formar dendrites metálicas capazes de furar as camadas isolantes, inutilizando a bateria.
Outro inconveniente das baterias de iões de lítio é o modo como podem perder até 1/4 da sua capacidade em um ano. Este é um problema tão grande quanto se compreende que estas baterias estão já no seu limite quanto às exigências de potência em espaços altamente compactos dos dispositivos actuais.
Uma solução tem sido estudada por uma equipa que inclui a Portuguesa Maria Helena Braga, em colaboração com John B. Goodenough, co-inventor da bateria de iões de lítio.
A solução é a substituição do electrólito líquido das baterias actuais por um electrólito sólido de vidro.
Este electrólito apresenta diversas vantagens, como a capacidade de operar a temperaturas baixas de -20°C, maior velocidade de carregamento e até 3X a densidade energética de uma bateria de iões de lítio.
Mas a maior vantagem será que não permitirá a formação de dendrites metálicas, criando baterias mais seguras e duráveis.
O isolamento do anodo em vidro permitirá a utilização de anodos de metal alcalino, como lítio, sódio ou potássio. A utilização do sódio é particularmente interessante, pois permitiria a sua recolha a partir da água do mar, possibilitando o fabrico de baterias com materiais pouco custosos.
Por seu turno, a operação até -20°C autoriza a utilização destas baterias em ambientes actualmente interditos a veículos eléctricos. A durabilidade da bateria ultrapassa igualmente os 1,200 ciclos, uma grande vantagem para veículos eléctricos, se pensarmos que o carregamento demorará apenas minutos.
As baterias com electrólito vítreo poderão ainda demorar algum tempo a chegar ao mercado, um percurso normal em novas tecnologias. Mas a sua relação entre segurança e eficiência é altamente atraente para a indústria automóvel, onde a capacidade extra seria bem vinda para aumentar a autonomia dos veículos eléctricos, sem aumentar o volume ocupado pelas baterias.
Maria Helena Braga é uma especialista em engenharia de materiais, professora na Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Física, desde 2002, e Investigadora na Universidade do Texas, Austin, desde Fevereiro de 2016.
Em Janeiro de 2016 editou conjuntamente com os colegas John B. Goodenough e Andrew J. Murchison um primeiro artigo sobre a utilização de electrólitos de vidro em baterias.
Mais recentemente, com Jorge A. Ferreira, Goodenough e Murchison, publicou novo trabalho sobre a utilização de vidro em baterias, com “Electric Dipoles and Ionic Conductivity in a Na+ Glass Electrolyte“, publicado no Journal of the Electrochemical Society.
