Um dos desafios no desenvolvimento de baterias, além de fazer com que elas durem mais, é fazê-las funcionarem adequadamente em condições climáticas adversas. Este foi o objetivo dos pesquisadores da Universidade da California em San Diego, que criaram uma bateria de íon-lítio com um propósito específico: operar bem tanto em um calor escaldante quanto em um frio congelante.
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Mais do que fazer seu celular operar mesmo em condições desfavoráveis, o desenvolvimento de uma bateria resistente às variações do tempo tem aplicação importante no desenvolvimento de veículos elétricos.
Como explica Zheng Chen, professor de nanoengenharia da Universidade da Califórnia e autor do estudo, essa capacidade de lidar com as temperaturas mais extremas pode elevar a capacidade dos veículos. Nos dias frios, o carro poderia viajar distâncias maiores com uma única carga; já nos dias quentes, a dependência de sistemas de resfriamento seria reduzida.
A questão do aquecimento não é um problema apenas externo, resultante do calor atmosférico. A corrente gerada pela bateria, por si só, produz calor, então é especialmente importante que o veículo seja capaz de lidar com altas temperaturas. Para piorar, as baterias costumam ficar na parte de baixo do carro, próximo ao asfalto, que esquenta muito sob o sol forte.
Nos testes, a equipe de Chen conseguiu demonstrar que suas baterias mantiveram entre 87,5% e 115,9% da sua capacidade em temperaturas entre -40°C e 50°C.
Talvez ainda mais importante, os pesquisadores destacam que as baterias mantiveram uma altíssima eficiência coulômbica, de 98,2% e 98,7% nestas temperaturas. Isso significa que as baterias não perderam muito de sua vida útil, e devem resistir a muitos ciclos de carga e descarga antes de perderem suas capacidades.
A fórmula secreta da bateria
A equipe de Chen contou com um diferencial para alcançar o sucesso com esse novo formato de baterias: seu eletrólito à base de uma solução de éter dibutílico misturado com sal de lítio. A peculiaridade é que este tipo de éter se liga de forma mais fraca aos íons de lítio, facilitando a liberação conforme a bateria opera. Essa interação melhora o desempenho em ambientes frios, e ainda permite melhor resistência ao calor, já que a substância se mantém líquida mesmo em altas temperaturas, com ponto de ebulição em 141°C.
O éter em questão também pode ser a solução para viabilizar o próximo salto tecnológico em baterias, que deve ser as de lítio-enxofre. Elas proporcionam maior densidade energética e menores custos, mas contam com um problema: como seu cátodo e anodo são extremamente reativos, eles se dissolvem durante a operação, e isso se agrava em temperaturas altas, além do risco do alto risco de curtos-circuitos. Com tudo isso, não é à toa que as baterias com essa tecnologia durante apenas algumas dezenas de ciclos de recarga.
O eletrólito de éter dibutílico poderia ajudar a evitar esses problemas, prevê a equipe. De fato, nos testes, suas baterias resistiram mais do que outros modelos de lítio-enxofre já conhecidos, tanto nas altas quanto nas baixas temperaturas.
Fonte: UC San Diego
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