Nova tecnologia aumenta capacidade e duração de baterias de veículos elétricos

Fibra de carbono, em vez do atual filme fino de cobre usado nas atuais baterias de metal de lítio, torna as baterias dos veículos elétricos mais estáveis, a longo prazo, e aumenta capacidade e velocidade de carga das baterias.

Nova tecnologia aumenta capacidade e duração de baterias de veículos elétricos
Nova tecnologia aumenta capacidade e duração de baterias de veículos elétricos. Foto: Rosa Pinto

Utilizadores de veículos elétricos exigem cada vez mais baterias de nova geração com maior capacidade e carregamento mais rápido do que as baterias de íon-lítio, atualmente em uso.

As baterias de metal de lítio têm sido reconhecidas como baterias recarregáveis ​​promissoras porque o ânodo de metal de lítio apresenta capacidade teórica 10 vezes maior do que o ânodo de grafite comercial. No entanto, durante os processos de carga e descarga, os dendritos de lítio crescem no ânodo, levando a um baixo desempenho da bateria e a curto-circuito.

Sungho Lee, Chefe do Centro de Investigação de Materiais Compostos de Carbono do Instituto KIST Jeonbuk de Materiais de Composição Avançados e KwangSup Eom, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju, desenvolveram uma tecnologia que melhora a durabilidade usando fibra de carbono como material de ânodo para baterias de metal de lítio.

A equipe de investigação substituiu o filme fino de cobre revestido com metal de lítio por um papel fino de fibra de carbono contendo metal de lítio. O papel de fibra de carbono desenvolvido possui estrutura hierárquica no monofilamento de carbono composto de carbono amorfo e nanopartículas inorgânicas, que resulta em aumento da afinidade do lítio e prevenção do crescimento de dendritos de lítio.

Embora o ânodo de filme fino de cobre entre em curto-circuito após aproximadamente 100 ciclos, o ânodo de papel de fibra de carbono desenvolvido exibe excelente estabilidade cíclica por 300 ciclos.

Além disso, do ponto de vista do processo, a bateria de metal de lítio com uso de papel de fibra de carbono desenvolvido mostra uma alta densidade de energia de 428 Wh/kg, que é aproximadamente 1,8 vezes maior do que a do filme fino de cobre (240 Wh/kg).

Para Sung-Ho Lee do Centro do KIST, que liderou a investigação, “a densidade cinco vezes menor e o custo mais baixo da fibra de carbono em comparação com o cobre”, e por isso, “o material de ânodo proposto é uma conquista importante que pode acelerar a comercialização de baterias de metal de lítio duráveis ​​e leves”.