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As baterias estão no centro das atenções quando o assunto são as várias tecnologias com potencial para induzir uma alteração radical na forma como a economia e a sociedade atual estão estabelecidas. As baterias de íons de lítio estão disparadas na frente das pesquisas. Ainda assim, elas precisam melhorar muito.
Dieta para baterias
Agora, pesquisadores da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, deram vários passos nesse sentido, demonstrando baterias de lítio que podem armazenar várias vezes mais energia do que as baterias de lítio atuais.
A nova tecnologia permite a busca de um equilíbrio muito interessante: em comparação com as baterias atuais, pode-se construir uma bateria que armazene mais carga, mantendo o mesmo peso das atuais, ou pode-se construir uma bateria que armazene a mesma carga das atuais mas que seja muito mais leve.
Problema de durabilidade
A descoberta original, feita pela equipe do professor Yi Cui, foi apresentada em 2007, quando eles verificaram que o uso de nanofios de silício nos eletrodos das baterias de lítio permitia que essas baterias armazenassem até 10 vezes mais carga usando os mesmos íons de lítio.
Infelizmente, os testes de funcionamento de longo prazo, com centenas de ciclos de carregamento e descarregamento, mostraram que a tecnologia ainda tinha problemas.
Tecnologias como os veículos híbridos, veículos elétricos, energia solar, energia eólica e diversas outras formas de energias alternativas menos poluidoras, ou mesmo totalmente não-poluidoras, dependem de baterias para se tornarem viáveis ou mais baratas.
As nanofibras de carbono (esquerda) são recobertas com silício (direita) usando um processo conhecido como deposição de vapor químico, criando eletrodos mais leves e com maior capacidade de armazenamento de energia.[Imagem: Li-Feng Cui]
Inicialmente, os pesquisadores haviam substituído o carbono por nanofios de silício - enquanto são necessários seis átomos de carbono para reter um íon de lítio, o mesmo trabalho pode ser feito com quatro átomos de silício.
O problema é que os nanofios de silício não apresentaram a durabilidade esperada.
Tecnologia das baterias
Agora, os pesquisadores retornaram parcialmente ao carbono. Eles usaram nanofibras de carbono como elemento de sustentação e as revestiram com os átomos de silício. A estabilidade das fibras de carbono permitiu que os pesquisadores usassem a capacidade máxima dos átomos de silício para reter íons de lítio.
Os resultados forem excelentes. O volume das nanofibras de carbono significa que os novos eletrodos não conseguirão atingir a capacidade medida anteriormente, 10 vezes superior, Ainda assim, a marca alcançada, de 6 vezes mais energia do que as baterias atuais, é altamente promissora.
E a nova arquitetura mantém a possibilidade de buscar o equilíbrio mais adequado a cada aplicação, com baterias mais leves, mas que mantenham a mesma capacidade de carga.
Ainda que as avaliações iniciais mostrem resultados bem mais animadores, o passo a seguir será repetir todos os testes, verificando se a durabilidade não será novamente um problema. Ou se não surgirão outros complicadores. Os desafios são grandes - não é à toa que a tecnologia das baterias tem avançado tão lentamente.
