Cientistas conseguiram melhorar significativamente a velocidade de carga das baterias de lítio-íon em temperaturas tão baixas quanto -10°C. Seu método, publicado na Joule, combina uma modificação estrutural da bateria e um ajuste das reações químicas durante o carregamento.
O frio engrossa o eletrólito líquido das baterias, reduzindo a corrente elétrica e aumentando os tempos de carga. As soluções atuais, como o espessamento dos eletrodos, muitas vezes agravaram o problema ao limitar as capacidades de carga rápida.
A equipe criou 'caminhos' no ânodo perfurando furos em suas camadas de grafite com um laser. Essa técnica, já testada em 2020, acelera o movimento dos íons de lítio, mas causava um depósito de lítio em condições frias.
Para evitar esse depósito, os pesquisadores aplicaram uma fina camada de carbonato de boro-lítio na bateria. Esse material, conhecido por melhorar a eficiência de baterias de estado sólido, permitiu um aumento de 500% na eficiência de carga em temperaturas baixas.
As baterias modificadas mantiveram 97% de sua capacidade após 100 ciclos de carga rápida em condições geladas. Neil Dasgupta destaca que essas modificações poderiam ser facilmente integradas nas fábricas atuais de produção.
Este avanço abre caminho para veículos elétricos com melhor desempenho no inverno, sem exigir mudanças significativas nos processos de produção. As implicações podem ser amplas, especialmente em regiões com invernos rigorosos.
Como o frio afeta as baterias de lítio-íon?
As baixas temperaturas engrossam o eletrólito líquido das baterias, o que retarda o movimento dos íons de lítio entre os eletrodos. Esse fenômeno reduz a corrente elétrica e aumenta o tempo necessário para carregar a bateria.
A eficiência energética também diminui porque as reações químicas são menos eficientes em clima frio. Isso explica por que os veículos elétricos frequentemente têm autonomia reduzida no inverno.
Os fabricantes tentaram várias soluções, como aumentar a espessura dos eletrodos, mas essas abordagens às vezes pioraram os problemas de carga rápida. O novo estudo propõe um método mais eficaz para contornar essas limitações.