Há diferentes tipos de baterias para
veículos elétricos. Dentre as mais utilizadas está a bateria de íon de lítio.
Entre as vantagens destaca-se o facto de serem facilmente recarregáveis, não
ficarem viciadas, armazenarem o dobro da energia e serem leves. Embora sejam
mais caras, possuem vida útil mais longa. Por outro lado possuem suas
desvantagens. Apesar destas baterias serem reutilizáveis, não são suficientes
para abastecer uma frota mundial de carros eléctricos. Além disso, convém
referir que as baterias de íon de lítio são perigosas pois o metal é bastante
instável, altamente inflamável e pode deteriorar-se facilmente. Seguem em mais
detalhes as vantagens e desvantagens dessas baterias.
:
Vantagens
das Baterias íon de lítio:
·
As
baterias de íon de lítio são a grande esperança dos construtores de Elas não
apresentam o efeito memória, o que significa que não é preciso
descarregá-las totalmente antes da recarga, como acontece com outros tipos de
baterias (Brain, Marshall; How Stuff Works;
·
Costumam ser muito mais leves do que
outros tipos de baterias recarregáveis do mesmo tamanho. Os eletrodos de uma
bateria de íon-lítio são feitos de lítio e carbono
leve. Além disso, o lítio também é um elemento altamente reativo, o que
significa que é possível armazenar bastante energia em suas ligações
atômicas. Significando uma densidade de energia muito alta
para essas baterias.
(BRAIN, Marshall. How Stuff Works. Disponível em: <hsw.uol.com.br>)
Desvantagens
das Baterias íon de lítio:
·
São extremamente sensíveis a
temperaturas altas. O calor faz com que as baterias de íon-lítio se decomponham
muito mais rapidamente do normal;
·
Se você descarregá-las completamente,
elas não podem mais ser utilizadas;
·
Um conjunto de baterias íon-lítio deve
ter um computador de bordo para gerenciá-la, tornando-as ainda mais caras do
que já são;
·
Há uma pequena chance de que, se uma
bateria de íon-lítio falhar, ela se incendeie.
(BRAIN, Marshall. How Stuff Works. Disponível em: <hsw.uol.com.br>)
Figura: Bateria de lítio automotiva.
Fonte: Powercells
(powercells.de)
Figura: Sistema com bateria de Lítio em um Mitsubishi iMiEV.
Fonte:
ridelust.com
A tabela a seguir traz
um quadro comparativo entre os principais tipos de bateria: de NiCd, NiMH e de
Lítio. (Adaptação da tabela disponível no site
em alemão da POWERCELLS. Disponível em: powercells.de)
Tabela 1: Quadro geral das características das baterias de NiCd, NiMH e de Lítio
Fonte: Adaptação da tabela disponível no site em alemão da Powercells (powercells.de)
Percebe-se que as
baterias de Lítio apresentam vantagens significativas com relação às outras,
como menores índices de auto-descarga, estado funcional em temperaturas mais
baixas, maior tempo de armazenamento e sistema de gerenciamento da bateria.
Soluções
e Inovações Para Baterias de Lítio
Como visto, as baterias de lítio
também tem suas desvantagens, mas hoje há pesquisas e inovações para solucionar
tais problemas, como será visto a seguir:
Baterias de Lítio-Silício
Em 2010, pesquisadores conseguiram pela
primeira vez substituir o carbono pelo silício nas baterias de íons de lítio. O
silício consegue acomodar 10 vezes mais íons de lítio do que o carbono, mas
ninguém até então havia conseguido fazer isto na prática. Porém, a equipe da
Dra Sibani Lisa Biswal, da Universidade de Rice, construiu protótipos capazes
de suportar 250 ciclos de recarga, cerca de um quarto do necessário para que
uma bateria alcance escala comercial.
Agora, a equipe não apenas alcançou 700
ciclos de recarga, como demonstrou que a sua técnica permite a construção de
baterias reais com uma capacidade de até 1.000 miliamperes-hora por grama
(mAh/g).
Os melhores anodos de carbono hoje no
mercado alcançam uma capacidade de 350 mAh/g. Os pesquisadores acreditam que,
mesma com uma ciclagem média, a combinação com a elevada capacidade de carga
poderá permitir que seu protótipo impulsione na prática o campo das baterias,
praticamente estacionado em termos tecnológicos há vários anos. Resultados que
acabam de ser superados pelo trabalho de Jiepeng Rong e seus colegas da
Universidade Sul da Califórnia, nos Estados Unidos. A equipe já havia
conseguido um grande avanço usando nanofios de silício, mas os nanofios são
frágeis e, embora funcionem bem em condições de laboratório, ainda não existem
técnicas robustas para fabricá-los em escala industrial. Por isso os
pesquisadores passaram a trabalhar com nanopartículas de silício já disponíveis
comercialmente, criando um material com a mesma porosidade que os nanofios - os
poros são essenciais para que os íons de lítio fluam para fora e para dentro do
anodo. Enquanto o melhor resultado anterior (da Universidade de Rice) havia
alcançado uma capacidade de 1.000 miliamperes-hora por grama (mAh/g) de
material, o novo protótipo alcançou nada menos do que 1.500 mAh/g depois de 100
ciclos, com um decaimento de menos de 0,05% por ciclo.
Figura: Nanopartículas de silício já disponíveis comercialmente (à esquerda) e
material criado com a mesma porosidade que os nanofios (à direita).
Fonte: Mingyuan
Ge/Chongwu Zhou (Disponível em: <inovacaotecnologica.com.br>)
Enquanto a bateria original, usando
nanofios, suportou 2.000 ciclos, o protótipo com nanopartículas durou apenas
200 ciclos, abaixo dos 500 estipulados pela equipe para que a tecnologia atinja
a viabilidade comercial. Contudo, com base nos resultados anteriores, e nos
trabalhos de outras equipes, os pesquisadores avaliam que a tecnologia das
baterias de lítio-silício deverá estar no mercado nos próximos dois a três anos
(EQUIPE DE REDAÇÃO DO SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, 2012. Disponível
em: inovacaotecnologica.com.br)
Baterias de Ar-Lítio
Segundo MARTINS
(2012), um dos principais motivos que impede a popularização dos carros
elétricos atualmente é o medo do consumidor de que a bateria não dure tempo
suficiente para se chegar ao destino desejado. Uma das possíveis soluções para
esse problema é a utilização de baterias de ar-lítio, capaz de dar uma
autonomia de 800 km para o carro elétrico. As bateria de ar-lítio criadas em
laboratório parecem bem promissoras na questão de autonomia e são capazes de
armazenar 10 vezes mais energia do que as melhores baterias de íon-lítio
presentes no mercado atualmente. Isso é possível pois, no lugar dos óxidos
metálicos utilizados no eletrodo positivo das baterias atuais, as de ar-lítio
empregam o carbono, que é bem mais leve, mais barato e reage com o oxigênio do
próprio ar ambiente para gerar a corrente elétrica necessária. Porém, mesmo parecendo bem promissora, a nova fonte
de energia mostrou-se muito instável em todos os protótipos criados em
laboratório, que ficaram totalmente inutilizáveis depois de alguns poucos
ciclos (carga e descarga).
Como demonstra o gráfico
abaixo, a bateria ar-lítio tem um potencial teórico mais de 1.000 vezes
superior às baterias mais modernas:
Figura 18: Gráfico comparativo entre a bateria de ar-lítio (Lithium-oxigem) com relação às baterias convencionais.
Fonte:
Winfried Wilcke/IBM (Disponível em: <inovacaotecnologica.com.br>)
Por outro lado, uma equipe de
pesquisadores da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido, afirma ter
conseguido estabilizar essa reação, criando assim o primeiro protótipo de
bateria de ar-lítio realmente utilizável. O time do Dr. Peter Bruce
substituiu o material com carbono por outro contendo nanopartículas de ouro.
Figura: Modelo proposto pelo Dr. Peter Bruce e sua equipe.
Fonte: TECMUNDO.
Disponível em: tecmundo.com.br
Além disso, no lugar do
eletrólito que reagia com o oxigênio foi utilizado o solvente dimetilsulfóxido, ou DMSO. As mudanças
deram certo e as baterias passaram a suportar cerca de 100 ciclos de carga e
descarga, segundo o que foi publicado na edição de agosto de 2012 da revista
Science.
Infelizmente, nem tudo é perfeito, e
utilizar ouro na bateria pode encarecer demais o produto, mesmo sendo apenas
nanopartículas. Outro problema é que a nova receita não foi testada juntamente
com o ânodo (parte negativa de uma bateria). Dessa forma, ainda é possível que
haja alguma reação química indesejada.
Mas os trabalhos da equipes de pesquisa
estão só começando. Com a descoberta feita pela equipe do Dr. Peter Bruce, há
um novo campo a ser explorado e mais esperança para a popularização dos carros
elétricos. (MARTINS, E., 2012. Disponível em: tecmundo.com.br)
Figura: A
bateria de ar-lítio está funcionando em escala de laboratório, e cientistas da
IBM prometem um protótipo em escala real em breve.
Fonte:
IBM Almaden – Disponível em: inovacaotecnologica.com.br
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