Pesquisadores do governo buscam melhorar

Pesquisadores do Departamento de Energia estão fazendo parceria com fabricantes de baterias para ajudá-los a encontrar novas maneiras de fabricar baterias baratas que podem armazenar muita energia

O Departamento de Energia está expandindo suas parcerias com fabricantes de baterias para ajudá-los a redesenhar e reduzir os custos de futuras baterias.

As empresas incluem Samsung Electronics Co. Ltd. e Panasonic Corp., e os esforços visam ajudar os Estados Unidos a competir com outros países em meio a uma crescente demanda global por baterias melhores. A necessidade de baterias mais econômicas aumentou junto com os avanços em veículos elétricos e energia renovável, que usam a tecnologia.

Grande parte da pesquisa do DOE se concentrou em materiais – como encontrar novas maneiras de construir baterias baratas que possam armazenar muita energia. As medidas, resumidas em "Powering the Future", um relatório do NREL divulgado na semana passada, podem ajudar a reduzir a dependência de baterias de materiais importados escassos, alterando os designs das baterias para limitar sua necessidade de cobalto, grafite e níquel.

O uso de silício - um elemento cristalino duro e quebradiço que é abundante nos Estados Unidos e em todo o mundo - "provavelmente será a próxima grande novidade", disse Matt Keyser, chefe do Grupo de Armazenamento de Energia Eletroquímica do NREL em Dourado, Colo.

Como o silício pode armazenar quatro a cinco vezes mais eletricidade do que o grafite – que normalmente é usado em baterias – a mudança reduziria o tamanho e o peso das baterias. Isso poderia encorajar o uso de baterias em aeronaves maiores "porque você quer ser capaz de armazenar o máximo de energia possível na menor massa possível", disse Keyser.

Outro resultado promissor é que o tamanho das baterias EV permaneceria o mesmo, mas a autonomia aumentaria de 30% a 40%.

"Ainda não chegamos lá", disse Keyser, observando que o uso com lítio produz rachaduras no silício, reduzindo sua vida útil. "Outros três a cinco anos, e acho que teremos superado isso."

Parte dessa confiança, de acordo com o relatório do NREL, vem de novos scanners e computadores poderosos que ajudam os engenheiros a detectar e rastrear mudanças microscópicas em baterias experimentais.

Outra parte vem de alterações de projeto pendentes que permitirão aos fabricantes de baterias substituir materiais específicos em baterias existentes e reciclá-los – em vez de destruir baterias mais antigas quando sua capacidade de armazenamento de energia enfraquecer.

As baterias requerem uma cooperação complexa entre os materiais para criar e armazenar eletricidade. Eles devem ter um eletrodo negativo chamado ânodo suspenso dentro de um eletrólito, um material que geralmente é um líquido, que canaliza uma corrente elétrica para um eletrodo positivo, chamado cátodo.

A equipe de baterias do NREL está se concentrando no uso de diferentes misturas de lítio em combinação com outros materiais tanto no ânodo quanto no cátodo. No processo, de acordo com Keyser, eles estão encontrando maneiras de reduzir o cobalto e o grafite, ambos caros.

O progresso se resume a garantir que diferentes componentes dentro da célula se comportem bem juntos, disse Tony Burrell, outro especialista em materiais do NREL que trabalha na equipe de baterias. Ele observou no relatório da equipe que os comportamentos adversos de alguns dos materiais recém-introduzidos, como o silício, estão sendo reduzidos por revestimentos protetores.

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João Violetaé repórter da E&E News.

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