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Novo material promete reduzir carregamento de carros elétricos para 15 minutos

Pesquisadores do Laboratório Nacional Oak Ridge e da Universidade Estadual do Tennessee, ambos nos Estados Unidos, desenvolveram um novo material que promete reduzir o tempo utilizado atualmente no carregamento de baterias convencionais de íons de lítio.

Segundo os cientistas, esse composto inovador pode abrir caminho para a fabricação de células de energia que equipariam carros elétricos no futuro, permitindo que esses veículos fossem carregados em um tempo equivalente ao usado para abastecer um tanque de gasolina.

“Apesar de durarem mais e serem mais eficientes que as células de chumbo-ácido, as baterias de íons de lítio que equipam boa parte dos veículos eletrificados atualmente, ainda precisam de avanços fundamentais relacionados principalmente ao custo de produção, alcance e tempo de carregamento”, explica o pós-doutorando em engenharia de materiais Runming Tao, autor principal do estudo.

Material inovador

Nos ânodos feitos de grafite, o eletrólito costuma se decompor e formar um acúmulo de resíduos na superfície do polo negativo das baterias de íons de lítio. Esse material, no entanto, retarda o movimento dos íons, limitando a estabilidade e o desempenho das células de energia.

Estrutura cristalina do MWMO (Imagem: Reprodução/Oak Ridge National Laboratory)
Estrutura cristalina do MWMO (Imagem: Reprodução/Oak Ridge National Laboratory)

Em vez de utilizar grafite para construir os ânodos, os pesquisadores usaram um novo composto feito à base de molibdênio-tungstênio-niobato (MWMO), que possui um tempo de recarga mais rápido e alta eficiência energética — quantidade de eletricidade armazenada durante os processos de carga e descarga.

“Por causa desse movimento lento de íons de lítio, os ânodos de grafite são vistos como um obstáculo ao carregamento extremamente rápido. Com esse novo material, nossa meta para recarga de veículos elétricos foi fixada em 15 minutos, ou seja, um tempo rezoável em comparação com o abastecimento de veículos à combustão”, acrescenta Tao.

Sol-gel

Para evitar a geração de resíduos tóxicos durante a queima dos materiais, os cientistas desenvolveram um processo conhecido como sol-gel. Ao contrário de uma síntese convencional com altas temperaturas, esse sistema utiliza um método químico para converter uma solução líquida em um material sólido ou gel.

Sistema sol-gel reduz a geração de resíduos tóxicos na fabricação de baterias de íons de lítio (Imagem: Reprodução/Oak Ridge National Laboratory)
Sistema sol-gel reduz a geração de resíduos tóxicos na fabricação de baterias de íons de lítio (Imagem: Reprodução/Oak Ridge National Laboratory)

A equipe transformou uma mistura de líquido iônico e sais metálicos em um gel poroso. Com essa estratégia de baixa energia, foi possível criar um solvente ionizado de molibdênio-tungstênio-niobato, permitindo que o material fosse recuperado e reciclado por indefinidas vezes.

“A chave para o sucesso desse material é uma estrutura nanoporosa que proporciona maior condutividade elétrica. O resultado oferece menos resistência ao movimento de íons e elétrons de lítio, permitindo uma recarga muito mais rápida e segura para veículos movidos a eletricidade”, encerra Runming Tao.

Fonte: Canaltech

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