Baterias com “eletrodos de cristal único” poderiam alimentar veículos elétricos (EVs) por milhões de quilômetros – o que significa que suas baterias durariam mais que outras partes dos carros, mostra uma nova pesquisa.
Uma bateria de íons de lítio com esse novo tipo de eletrodo carrega e descarrega constantemente há seis anos, mantendo quase 80% de sua capacidade unique. Essa bateria ciclou oito vezes mais do que uma bateria regular de íons de lítio – equivalente a um carro elétrico dirigindo 8 milhões de quilômetros, relataram pesquisadores em 15 de novembro no Jornal da Sociedade Eletroquímica.
Todas as baterias desgastam-se lentamente e perdem alguma da sua capacidade de armazenamento de energia ao longo do tempo. Por exemplo, a bateria do seu telefone mantém menos carga depois de alguns anos do que no dia em que você o comprou. O mesmo se aplica às baterias de carros elétricos: quando sua capacidade de armazenamento diminui, também diminui a distância que o carro pode percorrer com uma única carga.
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“O foco principal da nossa pesquisa foi entender como os danos e a fadiga dentro de uma bateria progridem ao longo do tempo e como podemos evitá-los”, disse o coautor do estudo. Toby Bondum químico da Canadian Mild Supply, disse em um declaração.
No estudo, que foi financiado pela fabricante de veículos elétricos Tesla e incluiu pesquisadores da Universidade Dalhousie, na Nova Escócia, os pesquisadores compararam o eletrodo monocristalino de longa duração com um eletrodo policristalino mais comumente usado. Os dois eletrodos são feitos de materiais semelhantes, mas no eletrodo policristalino, esses materiais assumem a forma de muitas partículas minúsculas formadas a partir de cristais ainda menores agrupados. No eletrodo monocristalino, como o nome sugere, cada partícula é formada por apenas um cristal, o que os torna mais resistentes às deformações mecânicas.
Bond e seus colegas usaram raios X de alta energia para observar o inside da bateria sem desmontá-la. A equipe descobriu que após 2,5 anos de ciclagem constante, o eletrodo policristalino estava cheio de pequenas rachaduras. Essas rachaduras se formam quando os íons de lítio na bateria separam os átomos dos eletrodos e limitam a quantidade de energia que a bateria pode armazenar.
Por outro lado, o eletrodo de cristal único continha poucas rachaduras, mesmo depois de carregar e descarregar continuamente durante seis anos.
Baterias EV de maior duração
A bateria com eletrodo de cristal único passou por mais de 20.000 ciclos de carga e descarga e manteve cerca de 80% de sua capacidade unique naquele período. Um veículo eléctrico típico pode viajar cerca de 400 km com uma carga, pelo que a bateria com o eléctrodo de cristal único tem uma vida útil equivalente a conduzir cerca de 8 milhões de quilómetros. Para efeito de comparação, as baterias típicas de EV hoje precisam ser substituídas após cerca de 200.000 milhas (322.000 km).
“Nós realmente precisamos que esses veículos durem o máximo possível, porque quanto mais tempo você os dirige, melhor será a melhoria na pegada de carbono”, disse Bond no comunicado.
Baterias com eletrodos monocristalinos ainda não foram incorporadas aos veículos elétricos, embora estejam disponíveis comercialmente. Tesla patenteou formulações semelhantes de eletrodo de cristal único, com membros da equipe Dalhousie nomeados como co-inventores.
Com esses avanços mantendo as baterias funcionando por mais tempo, a bateria poderá um dia durar mais que outras partes de um veículo elétrico. Quando isso acontecer, as baterias poderão encontrar uma segunda vida em sistemas de armazenamento de energia em escala de rede, escreveram os pesquisadores. Lá, as baterias poderiam armazenar energia renovável, mas acessível de forma intermitente, como energia photo voltaic ou eólica.
“Acho que um trabalho como esse apenas ajuda a enfatizar o quão confiáveis (as novas baterias) são e deve ajudar as empresas que fabricam e usam essas baterias a planejarem o longo prazo”, disse Bond.
