O índio é um elemento químico comumente usado em telas sensíveis ao toque, televisões e painéis solares. Em um estudo publicado em Joule em 26 de janeiro, liderado por Shuo Jin e sua equipe da Cornell, o índio foi identificado como um componente de bateria que permite uma carga rápida e armazenamento de energia de longa duração. Utilizando os resultados do estudo, os pesquisadores da Cornell desenvolveram uma bateria que carrega em menos de cinco minutos.
Embora o desenvolvimento de veículos elétricos seja essencial para reduzir as emissões de gases de efeito estufa, seu custo muitas vezes é proibitivo para a maioria dos consumidores. No entanto, a nova bateria representa um avanço para uma melhor acessibilidade dos veículos elétricos, de acordo com o professor Lynden Archer, decano da Faculdade de Engenharia da Cornell. "[Os fabricantes de veículos elétricos] têm se concentrado na construção de baterias maiores para uma maior autonomia de viagem," disse Lynden Archer. "[Essas baterias maiores] custam muito mais... a indústria acaba produzindo produtos especializados que apenas uma parte da sociedade pode pagar."
O índio se destaca como um componente de bateria único devido a uma difusividade em fase sólida incomumente rápida para o lítio. Essa difusividade em fase sólida refere-se à capacidade de um material - neste caso átomos de lítio carregados - de se mover através dos materiais sólidos do eletrodo positivo, onde a eletricidade circula na bateria. Essa circulação de átomos de lítio carregados cria uma corrente elétrica que é então armazenada como energia para uso posterior. Graças a um ânodo de índio que permite uma difusão mais rápida de íons de lítio, a bateria carrega em apenas alguns minutos.
Além disso, o índio ajuda a distribuir uniformemente os átomos de lítio carregados, o que mantém a integridade do eletrodo, especialmente através de ciclos de carga repetidos. Quanto mais estável for o eletrodo de uma bateria, menos frequentemente a bateria precisará ser substituída. "[O equilíbrio entre a difusividade rápida e a distribuição uniforme] é o segredo para projetar baterias de carga muito rápida que duram muito tempo," adicionou Lynden Archer.
Uma bateria de índio pode ser carregada e usada repetidamente por centenas de ciclos enquanto mantém suas capacidades de desempenho, o que é importante para a sustentabilidade de uma bateria de carro. Quanto mais uma bateria pode ser usada antes de ser reparada ou substituída, mais ela compensa os impactos ambientais de sua produção inicial.
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Embora melhore a eficiência de carga e a vida útil da bateria, o índio é pesado. Uma bateria mais pesada significa um carro mais pesado, o que é muito menos eficiente e geralmente requer muito mais energia para percorrer as mesmas distâncias. Para abordar essa preocupação sobre o peso, Lynden Archer e sua equipe misturaram índio com alumínio, um elemento muito mais leve, mas quimicamente semelhante. Como os dois compartilham características importantes, misturar os dois elementos poderia resolver o problema de peso sem comprometer as propriedades benéficas do índio.
No entanto, ainda há um trabalho significativo a ser feito antes que as baterias que usam índio sejam integradas aos carros. Para carregar completamente uma nova bateria de lítio e índio em apenas cinco minutos, as estações precisariam dispor de uma corrente elétrica cerca de cinco a seis vezes maior do que o que é atualmente possível.
A equipe de pesquisa planeja continuar estudando as capacidades e limitações do índio, bem como outros elementos semelhantes. Eles esperam reduzir a necessidade de grandes veículos elétricos a bateria e tornar os veículos elétricos acessíveis a uma gama mais ampla de consumidores. Ao descobrir outros materiais que podem melhorar ainda mais as baterias de carros, Lynden Archer espera contribuir para carros elétricos mais leves, mais fáceis de fabricar e menos caros.