⚡ 12 minutos de recarga, 800 km: ruptura tecnológica para carros elétricos

As próximas gerações de baterias podem eliminar uma limitação dos carros elétricos, graças a um truque químico engenhoso que resolve um problema persistente. Pesquisadores desenvolveram uma solução que permite recarregar rapidamente uma bateria para percorrer longas distâncias.

As baterias de lítio-metal distinguem-se dos modelos clássicos de lítio-íon pelo uso de lítio puro em vez de grafite. Essa diferença confere uma densidade energética superior, o que significa mais autonomia para um peso similar. No entanto, essas baterias eram até agora prejudicadas pela formação de dendritos, estruturas cristalinas que se desenvolvem durante a carga e degradam o desempenho.


A chave para esse avanço reside em um novo eletrólito líquido, concebido para impedir o crescimento dos dendritos. Ao modificar a coesão na superfície do lítio, os íons depositam-se de maneira uniforme, evitando os pontos fracos onde os dendritos geralmente aparecem. Essa inovação foi testada em laboratório com resultados promissores, permitindo cargas ultrarrápidas e uma longevidade aumentada.

Nos testes, uma bateria pôde passar de 5% para 70% de carga em apenas 12 minutos, representando 800 km e em mais de 350 ciclos. Uma versão mais capacitiva atingiu 80% em 17 minutos, demonstrando a robustez da tecnologia. Esses desempenhos poderiam transformar as viagens em elétrico, com recargas comparáveis a um abastecimento de combustível tradicional.

Essa pesquisa, publicada na Nature Energy, marca uma etapa importante para a comercialização das baterias de lítio-metal. Ela foi conduzida por uma equipe do Instituto Superior de Ciência e Tecnologia da Coreia. O professor Hee Tak Kim indica que isso abre caminho para uma adoção massiva para veículos elétricos.

Os dendritos nas baterias

Os dendritos são excrescências cristalinas que se formam nos eletrodos das baterias durante os ciclos de carga e descarga. Eles se assemelham a minúsculos ramos que podem perfurar os separadores internos, provocando curtos-circuitos e reduzindo a duração de vida da bateria.

Sua formação é favorecida por depósitos irregulares de íons de lítio, especialmente durante cargas rápidas. Nas baterias de lítio-metal, esse fenômeno é particularmente problemático porque o ânodo de lítio puro é mais sensível a essas variações.

Para combater isso, os cientistas estudam diversas abordagens, como a adição de aditivos no eletrólito ou a modificação dos materiais do eletrodo. O novo método apresentado aqui utiliza um eletrólito especial que homogeneíza o depósito dos íons, impedindo os pontos de concentração onde os dendritos começam.

A densidade energética das baterias

A densidade energética mede a quantidade de energia que uma bateria pode armazenar por unidade de peso ou volume. Ela é expressa em watt-hora por quilograma (Wh/kg) ou por litro (Wh/L), e é um parâmetro chave para avaliar a autonomia de aparelhos eletrônicos ou veículos.

As baterias de lítio-íon padrão têm uma densidade energética de cerca de 150-250 Wh/kg, enquanto os modelos de lítio-metal podem atingir 300-500 Wh/kg. Essa melhoria permite reduzir o peso e o tamanho das baterias para uma mesma capacidade, ou aumentar sua capacidade para um formato similar.

Aumentar a densidade energética implica frequentemente o uso de materiais de eletrodo mais performantes, como o lítio metálico em vez do grafite. No entanto, isso introduz questões de estabilidade e segurança, que devem ser resolvidas por meio de inovações em química e engenharia.

Os progressos nesse campo podem levar a baterias que duram mais tempo entre as cargas, tornando tecnologias como os carros elétricos mais atraentes para o grande público.