Brasileiros criam bateria leve, flexvel e com vantagens sobre as de ltio

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 08/05/2024

Bateria de chumbo reinventada

Se j podemos ter carros eltricos na garagem, por que ainda no voamos em avies eltricos? Se voc tentar erguer os cerca de 250 kg da bateria de um carro eltrico com as prprias mos, certamente encontrar a resposta.

Alm disso, as baterias tradicionais precisam de gua, que por si s pesada, alm de poder congelar nas baixas temperaturas das grandes altitudes.

De olhos nesses desafios, pesquisadores do IPEN (Instituto de Pesquisas Energticas e Nucleares) e da USP criaram uma nova tecnologia para baterias base de chumbo que viabiliza o armazenamento de energia em um dispositivo mais leve e sem os riscos de exploso ou congelamento.

Apesar de usar chumbo, a nova bateria mais vivel ecologicamente do que as baterias de ons de ltio e 20 vezes mais leve do que uma bateria de chumbo convencional, como as que usamos nos carros a combusto. Ela tambm pode funcionar em temperaturas extremas, inviveis para as baterias encontradas hoje no mercado.

Melhor que bateria de ltio

A nova bateria combina duas novidades da engenharia: Chumbo na forma de nanopartculas, uma reinveno em formato flexvel dos eletrodos mais antigos – de quando o ltio ainda no dominava o mercado -, e uma membrana muito leve e compacta que substitui a gua de uma bateria comum.

Em vez de grandes cpsulas rgidas, o novo sistema se apresenta como uma fita flexvel capaz de armazenar mais energia em um espao muito menor. Isso possvel porque a rea de contato do eletrodo, o chumbo partido em milhes de pedacinhos, muito maior do que a de uma barra slida do metal.

Embora o chumbo venha sendo abandonado nos ltimos anos, ele um material muito mais seguro (as baterias no explodem), fcil de ser reciclado e abundante do que o ltio, usado nas baterias de celulares, computadores e carros modernos. “J existem indstrias de reciclagem de chumbo; de ltio ainda no so comuns. As baterias de ltio se acumulam nos lixos eletrnicos e se reza para no pegarem fogo,” comenta o pesquisador Rodrigo de Souza. E, para funcionar como pilha – a clula unitria de uma bateria -, o ltio precisa do cobalto, cuja minerao causa um enorme impacto no meio ambiente.

Alm disso, as baterias de ltio surgiram por serem mais leves do que as de chumbo, o que deixa de ser uma vantagem com a nova inveno brasileira.

“A partir do momento que voc diminui o peso dessas baterias, elas podem ser aplicadas em outros dispositivos que no eram pensados anteriormente,” explica o professor Almir de Oliveira, enumerando celulares, computadores e outros dispositivos eletrnicos.

Hbrido de bateria e clula a combustvel

As nanopartculas de chumbo tm 35 nanmetros de comprimento e 5 nanmetros de espessura, ou seja, so invisveis a olho nu. Elas so depositadas sobre uma camada de carbono, sustentadas por uma membrana plstica compacta, formando uma clula a combustvel PEM (proton-exchange membrane). As partculas positivas (prtons de hidrognio) caminham do polo negativo para o positivo atravs dessa membrana.

A membrana substitui a gua, que usada em uma bateria comum para servir como meio de deslocamento dos ons. “As clulas de chumbo so condicionadas para que uma vire o polo positivo e outra, negativo,” explicou Rodrigo.

O eletrodo de chumbo passa a ter uma rea de contorno da superfcie maior quando est dividido. nessa rea exposta que ocorrem as trocas de prtons. Por isso, esse fracionamento do chumbo aumenta a capacidade de armazenamento de energia da bateria como um todo. Se fossem barras, somente a parte de fora seria aproveitada. Tambm, por ser feito de pedacinhos muito pequenos, o eletrodo pode ser dobrado e adaptado a qualquer superfcie, tornando a bateria flexvel e moldvel.

A pesquisa representa um salto de qualidade em nvel mundial: Nos ltimos dez anos, os nicos avanos envolvendo as baterias de chumbo tinham sido aditivos para diminuir o acmulo de crostas nos eletrodos convencionais.

Cada clula do prottipo tem aproximadamente 5 cm² e espessura de 1,2 milmetro, mas a tecnologia pode ser prontamente escalonada. A bateria brasileira pode operar em temperaturas que vo de -20 C at cerca de 120 C. Nos testes, os prottipos se mostraram estveis por 500 ciclos de carga e descarga.

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