A bateria sólida revolucionária que mudará tudo!

Sem dúvida, o componente chave de um veículo elétrico é a bateria. Recentemente, investigadores da Universidade de Harvard criaram uma nova bateria de estado sólido com características excepcionais, incluindo uma vida útil prolongada e capacidades de recarga rápida que podem ser realizadas em apenas dez minutos.

Um Mercedes-Benz EQB em um terminal Ionity, para ilustração

A discussão em torno dos veículos elétricos gira frequentemente em torno das baterias como um componente crítico. O desafio reside em alcançar um equilíbrio ideal entre capacidades de carregamento rápido, alcance alargado, vida útil prolongada e custo mínimo. Atualmente, existem dois focos principais neste campo-a bateria à base de sódio, preferida pela China devido aos seus custos mais baixos, apesar de ter uma densidade energética relativamente baixa, e a bateria de estado sólido, que tem sido altamente esperada pelo seu potencial para revolucionar a indústria. , mas permanece indefinido em termos de implementação generalizada.

Neste discurso, nos aprofundaremos em uma publicação recente de uma equipe de acadêmicos da conceituada Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard, que aparece no renomado periódico científico Science Material. O tema da nossa discussão é uma variedade inovadora de bateria de estado sólido, com capacidade de carregamento rápido e longevidade excepcional.

Apresentações sem precedentes

O grupo de investigação produziu de facto uma bateria sólida sem precedentes, com características excepcionais, incluindo a capacidade de sustentar 6.000 ciclos de carga e descarga, mantendo aproximadamente 80% da sua capacidade original. Vale ressaltar que a Volkswagen também informou recentemente sobre uma bateria sólida; no entanto, demonstrou apenas um ciclo de vida de 1.000 antes da degradação.

Fonte: Mercedes-Benz

Em essência, se um automóvel fosse equipado com uma bateria de 60 quilowatts-hora (permitindo aproximadamente uma autonomia de 500 quilômetros), utilizando esta inovação, o veículo seria capaz de percorrer uma distância total de aproximadamente três milhões de quilômetros, mantendo ao mesmo tempo uma impressionante capacidade de armazenamento de energia residual de 48 quilowatts-hora.

Na verdade, esta é uma conquista notável, com tempos de carregamento que parecem ser eficientes e rápidos. De acordo com relatórios da Electrek, uma fonte de notícias americana, estes veículos podem ser totalmente carregados em apenas dez minutos, um feito que sugere a presença de estações de carregamento altamente avançadas. Estas capacidades impressionantes exigiriam, sem dúvida, investimentos significativos em infra-estruturas e tecnologia, mas parecem estar a tornar-se cada vez mais acessíveis.

Uma nova química

Para alcançar resultados tão notáveis, sob a orientação de Xin Li, o grupo examinou os processos que ocorrem dentro de uma bateria de estado sólido durante o carregamento.

O problema

O crescimento dendrítico foi identificado como um impedimento significativo no avanço de certas baterias. Embora você possa não ter encontrado esse termo anteriormente, permita-me elucidar seu significado. Essencialmente, os dendritos são saliências originadas do ânodo, que serve como eletrodo carregado negativamente dentro de uma bateria. Deve-se notar que o ânodo não deve ser confundido com o cátodo, que representa o pólo carregado positivamente. Essas projeções dendríticas podem se estender e formar redes intrincadas que permeiam o material do eletrodo.

Fonte: Nio

A presença de múltiplos dendritos no ânodo pode resultar em uma superfície irregular, levando a um maior crescimento de dendritos adicionais, criando um ciclo autoperpetuante que pode culminar na formação de um curto-circuito entre o ânodo e o cátodo. Este resultado indesejável pode potencialmente causar a ignição da bateria, destacando a importância de evitar tais situações.

Em baterias convencionais de estado sólido, a eliminação de estruturas dendríticas salientes no ânodo é necessária para um desempenho ideal, embora exija um tempo considerável e possa inadvertidamente exacerbar a condição da superfície, atraindo crescimento dendrítico adicional.

A solução

A equipe de Xin Li apresenta uma nova abordagem ao revestir o ânodo da bateria com uma camada de partículas de silício em microescala. Isso garante que, quando os íons de lítio entram em contato com a superfície, eles sejam distribuídos uniformemente, sem formar qualquer crescimento desagradável de dendritos.

Na verdade, eu possuo essa imagem. Para elaborar ainda mais, imagine um cenário onde uma partícula de silício serve como o centro de nozes de uma delícia de confeitaria, rodeada por uma luxuosa camada de chocolate, muito semelhante a uma avelã envolta em sua cobertura de cacau. Esta metáfora cativante retrata sucintamente a disposição dos componentes de lítio no nosso design inovador, proporcionando uma representação divertida mas eficaz da configuração estrutural.

Fonte: Porsche

Na verdade, a expulsão eficaz do lítio do ânodo ocorre com notável facilidade e entusiasmo, preservando ao mesmo tempo a sua integridade estrutural. Consequentemente, podemos atribuir este processo de recarga acelerado e longevidade extraordinária a este fenômeno.

Ainda um longo caminho

A referida bateria foi desenvolvida e está atualmente sendo testada nas instalações laboratoriais da Universidade de Harvard. O seu protótipo de pequena escala não é maior do que um selo postal normal, mas demonstrou uma durabilidade notável ao durar mais de 6.000 ciclos de carga e descarga. Embora a equipa de investigação reconheça esta conquista como um marco significativo, sublinha que o seu trabalho serve apenas como um trampolim para o desenvolvimento de baterias de estado sólido ainda mais eficientes e práticas, adequadas para utilização industrial e comercial.

Os avanços na área persistem, como evidenciado pelo acordo de licenciamento recentemente firmado entre a equipe de pesquisa e a Adden Energy, uma organização afiliada à Universidade de Harvard. Esta colaboração procura desenvolver uma bateria equivalente às encontradas nos smartphones modernos, marcando um avanço significativo em direção à implementação generalizada de baterias de estado sólido na indústria automotiva.

BMW Neue Klasse, que será lançado em 2025, poderá eventualmente receber baterias de estado sólido

À luz dos desenvolvimentos recentes, tanto a BMW como a Toyota anunciaram planos para lançar os seus primeiros veículos eléctricos com bateria totalmente sólida até 2030. Notavelmente, a Nissan expressou ainda maior confiança no seu cronograma, antecipando um lançamento no mercado já em 2028. Apesar Apesar dos esforços contínuos para este avanço tecnológico, o progresso permanece constante, como a descoberta mais recente feita pela Microsoft utilizando inteligência artificial, na qual descobriram um material anteriormente não descoberto que pode potencialmente ser empregado na tecnologia de baterias de estado sólido.

*️⃣ Link da fonte:

Materiais científicos , Electrek ,