Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL), nos Estados Unidos, desenvolveram um novo método de fabricação capaz de produzir cátodos melhores e mais baratos para baterias de íons de lítio, atualmente usadas em equipamentos eletrônicos e veículos elétricos.
Segundo os cientistas, essa nova abordagem permite a criação de células de energia mais acessíveis, desenvolvidas a partir de um sistema muito mais rápido, menos dispendioso, que utiliza uma quantidade muito menor de material tóxico durante o processo de fabricação.
“Esse novo método oferece a principal vantagem de permitir que a indústria de baterias tenha uma linha de produção mais limpa e com custos mais competitivos, ao mesmo tempo em que possui uma pegada de carbono infinitamente menor”, explica o engenheiro químico Ilias Belharouak, coautor do estudo.
Cátodos sem cobalto
O principal desafio superado pelos pesquisadores foi eliminar o cobalto usado na fabricação dos cátodos das células de energia convencionais de íons de lítio. Além de ser um metal raro, a maior parte do cobalto usado na produção de baterias é extraída no exterior, elevando os custos de manufatura.
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Com esse novo método de fabricação, os cientistas obtiveram um material catódico de alta capacidade sem o uso de cobalto. Em vez de agitar continuamente os materiais do cátodo com produtos químicos em um reator, essa abordagem de síntese hidrotérmica cristaliza o cátodo usando metais dissolvidos em etanol.
“O etanol é mais seguro de armazenar e manusear do que a amônia e, posteriormente, pode ser destilado e reutilizado. Além disso, o tempo necessário para produzir partículas e preparar o próximo lote de cátodos cai de alguns dias para menos de 12 horas”, acrescenta o professor Rachid Essehli, autor principal do estudo.
Baterias mais estáveis
O material produzido durante esse processo de fabricação de baterias livres de cobalto possui partículas mais uniformes, redondas e bem compactadas. Essas características são ideais para o desenvolvimento de cátodos muito mais eficientes e menos poluentes.
Outra vantagem desse novo método de produção é que ele permite que as células de energia se tornem mais estáveis, proporcionando ciclos de carga e descarga mais seguros, além de aumentar consideravelmente a vida útil das baterias feitas à base de íons de lítio.
“Como suas propriedades são semelhantes às dos cátodos atuais de cobalto, esse novo material pode ser perfeitamente integrado aos processos de fabricação de baterias já existentes, fornecendo mais energia e diminuindo os custos dos veículos elétricos no futuro”, encerra o professor Rachid Essehli.
Fonte: Journal of Power Sources; Oak Ridge National Laboratory
Por: Gustavo Minari
