Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech), nos EUA, descobriram que a borracha pode se tornar uma alternativa viável às baterias convencionais feitas de lítio. Eles perceberam que esse material comum, quando formulado em uma estrutura 3D, funciona como uma superestrada para o transporte rápido de íons.
Com essa abordagem, os cientistas conseguiram fabricar células de energia que possuem uma resistência mecânica superior, resultando em baterias com capacidade de armazenamento muito maior, que poderiam ser utilizadas para aumentar a autonomia de veículos elétricos, por exemplo.
“Nas baterias convencionais de lítio, os íons são movidos por um eletrólito líquido. No entanto, mesmo o menor dano pode fazer esse eletrólito vazar, causando explosão ou incêndio. Essa falta de segurança força a indústria a olhar para as baterias de estado sólido, que podem ser feitas com material cerâmico inorgânico ou polímeros orgânicos”, explica o professor de engenharia mecânica Seung Woo Lee.
Eletrólitos de borracha
Baterias feitas com material cerâmico ou polímeros convencionais não possuem condutividade iônica e estabilidade mecânica suficientes para operar de forma confiável. Os engenheiros do Georgia Tech resolveram esses problemas relacionados ao transporte lento de íons utilizando eletrólitos de borracha.
O principal avanço foi fazer com que o material formasse uma fase de cristal plástico tridimensional dentro da matriz de borracha. Com essa estrutura, foi possível aumentar a condutividade iônica e melhorar as propriedades mecânicas, além de elevar a estabilidade eletroquímica das baterias.
“Este eletrólito de borracha pode ser feito usando um processo de polimerização simples em condições de baixa temperatura, gerando interfaces robustas e suaves na superfície dos eletrodos. Essa técnica evita o crescimento de dendritos de lítio e facilita a movimentação de íons, permitindo a operação confiável de baterias de estado sólido mesmo em temperatura ambiente”, acrescenta Lee.
Autonomia maior para veículos elétricos
Ao incrementar a condutividade iônica, os cientistas demonstraram que é possível mover mais íons ao mesmo tempo. Com a elevação da energia e a densidade superior dessas baterias, eles esperam aumentar consideravelmente a quilometragem média dos veículos elétricos.
O próximo passo será melhorar o desempenho dessas baterias de borracha, aumentando a quantidade de ciclos e reduzindo o tempo de carregamento. Até agora, a equipe conseguiu um avanço significativo, resultando em uma performance duas vezes maior em comparação com células convencionais de íons de lítio.
“Baterias totalmente em estado sólido podem aumentar drasticamente a autonomia e a segurança dos carros elétricos. Com nossa descoberta, há grandes expectativas para uma rápida aplicação e comercialização dessas células de energia em estado sólido fabricadas com polímeros de borracha”, encerra o professor Seung Woo Lee.
