De certeza já deve ter reparado que as baterias não mantém a mesma capacidade de armazenamento ao longo do tempo. Qual será o motivo?
Se já usou um telemóvel ou um computador portátil por mais de um ou dois anos, já deve ter reparado que as suas baterias se vão degradando ao longo do tempo e que deixam de aguentar o mesmo tempo que aguentavam antes, mas a razão que o faz acontecer nunca foi compreendida.
Pesquisas publicadas recentemente na Nature Materials podem trazer-nos algumas respostas.
Um grupo de cientistas da Stanford University, da University of Bath e do MIT usaram as instalações da SLAC National Accelerator Lab para monitorizar o movimento do lítio iônico através das baterias, traçando o seu percurso.
Instalações do SLAC
William C. Chueh, professor assistente em Stanford que realiza pesquisas no SLAC, descreve as baterias como um eletrodo carregado negativamente, um carregado positivamente e um separador entre os dois. Isso cria uma área de alta energia e uma área de baixa energia onde os iões de lítio circulam entre. O lítio é armazenado em estado sólido, mas move-se através de um líquido para o reservatório sólido.
Acreditava-se que o lítio fosse anisotrópico nesses estados, o que significa que tem preferência por como se move através da bateria. Mas, como podemos ver, não é em assim que funciona. Em vez disso, traça um caminho confuso, levando a áreas onde se cria um ponto quente na bateria. Isso danifica a bateria, reduzindo a sua capacidade de armazenamento, visto que o calor é o pior inimigo da bateria.
“Nós utilizamos raios X muito poderosos de um acelerador, e estamos a usar esses raios X para investigar essas nanopartículas de forma individual”, diz Chueh. “A nossa expectativa inicial era de que o lítio se movia apenas em certas direções. Na verdade, o lítio move-se na direção que não devia de se mover”.
Um dos problemas pode ser a nossa compreensão de como funcionam os movimentos compostos do lítio nas baterias, especialmente porque até hoje não tinha sido possível observar os iões de lítio na nanoescala.
Chueh acrescenta: “Modelos anteriores não explicam como realmente funciona o líquido interage com o sólido. Como no espaço, nós pensamos como é que a partícula se comporta no vazio. Mas, uma bateria não funciona no vazio, funciona num líquido”.
Mas há boas notícias, ao entender todos os caminhos do transporte do lítio, a equipa pode ajudar a construir uma bateria mais inteligente. “A nossa conclusão é que, para ter um bom transporte do lítio, é necessário criar um bom caminho – não ligá-lo, mas sim desligá-lo”, diz Chueh. Isso inclui projetar canais de transporte seletivos, com proteção adicional para as baterias ou com a adição de um aditivo que impeça a corrosão ou a formação de pontos quentes.
Por sua vez, isto poderia ajudar a aumentar a eficiência e a longevidade das baterias que são utilizadas nos veículos híbridos e elétricos e nas baterias utilizadas para armazenar energia produzida pelos parques solares e eólicos. Este tipo de mudança pode levar mais de uma década para aparecer, mas a equipa tem esperança de que a sua pesquisa seja utilizada e adaptada na fabricação de novas baterias. Para além de que ainda existe muito para aprender e descobrir.
“Apesar das baterias estarem presentes em todo o lado, as pessoas não sabem como elas funcionam”, diz Chueh.
Por CARLOS FEITEIRA
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