Os pesquisadores dizem que construíram e testaram uma “bateria estrutural” que embala energia em um dispositivo ou chassi de EV, economizando uma tonelada de peso. Poderia desbloquear smartphones tão finos quanto cartões de crédito, laptops com metade do peso e um aumento de 70% na autonomia de veículos elétricos.
Os EVs dependem fortemente – com trocadilhos – de grandes baterias de íons de lítio para cobrir longas distâncias. Pesquisadores da Chalmers University of Technology se perguntaram se poderiam construir uma bateria que funcionasse como material de suporte de carga que mantém o carro unido e eliminasse algum peso.
Como parte do seu trabalho no que chamam de “armazenamento de energia sem massa”, a equipa de investigação na Suécia desenvolveu uma bateria feita de um composto de fibra de carbono. Ele promete rigidez semelhante ao alumínio, ao mesmo tempo que é capaz de armazenar uma boa quantidade de energia – o suficiente para ser usado comercialmente.
A fibra de carbono, é claro, é incrivelmente leve, forte e rígida – e, portanto, um material estrutural e exterior popular, embora caro, em carros de desempenho – bem como um material crítico em aplicações aeroespaciais, nas quais cada grama conta.
Mas também pode servir como um material de eletrodo eficaz quando projetado eletroquimicamente para esse propósito. A equipe de Chalmers, liderada pelo professor Leif Asp, trabalha nisso há anos, tendo publicado inicialmente um estudo demonstrando essa propriedade da fibra de carbono com um arranjo específico de cristais em 2018.
O novo design da bateria tem uma densidade de energia de 30 Wh/kg, o que… não é ótimo para os padrões automotivos. Para referência, a bateria de 53 kWh em um Hyundai Ioniq 6 é avaliado em 153 Wh/kg (links para PDF).
Mas essa é a densidade de energia de uma bateria dentro de uma caixa; você precisa adicionar o peso de todo o chassi estrutural do carro para torná-lo uma comparação justa, já que esta bateria estrutural de fibra de carbono foi projetada para substituir todo o quadro, reduzindo o peso substancial de todo o veículo, enquanto libera espaço para inicializar .
Os fabricantes de veículos elétricos e de dispositivos podem fazer o que quiserem com esta nova equação, seja buscando produtos significativamente mais leves ou preenchendo o espaço liberado com mais células para aumentar o armazenamento geral de energia.
Os resultados podem ser revolucionários na prática. “Fizemos cálculos sobre carros elétricos que mostram que eles poderiam circular até 70% mais do que hoje se tivessem baterias estruturais competitivas”, diz Asp.
O protótipo mais recente da equipe é quase três vezes mais rígido que as iterações anteriores, com um módulo de elasticidade de 70 gigapascal, acima dos 25. A equipe diz que agora é tão rígido e capaz de suportar peso quanto o alumínio, embora pesando muito menos.
O que há dentro?
O projeto da bateria utiliza fibra de carbono tanto no ânodo quanto no cátodo, onde também serve como reforço e coletor de corrente. Isso elimina a necessidade de coletores de corrente feitos de materiais pesados como o cobre, bem como de metais conflitantes como o cobalto no projeto do eletrodo.
Além disso, esta bateria usa um eletrólito semissólido em vez de líquido para mover íons de lítio entre seus terminais. Como tal, é menos inflamável e mais seguro de usar – embora a equipe admita que ainda há alguns problemas para fazer com que os íons passem pelo eletrólito com rapidez suficiente para aplicações de alta potência. Mais pesquisas são necessárias lá.
Sim, esta é outra bateria de laboratório e, como tal, estes EVs e dispositivos de próxima geração ainda estão a alguns anos de distância – mas a produção e comercialização em massa estão em andamento.
Em 2022, a universidade se uniu à empresa de capital de risco Chalmers Ventures, sediada em Gotemburgo, para criar uma nova empresa chamada Sinonus. A empresa nomeou um novo CEO em junho para impulsionar a sua missão de comercializar o armazenamento de energia sem massa, com vista a mudar a forma como construímos carros, dispositivos e até pás de turbinas eólicas.
“Pode-se imaginar”, diz Asp, “que telefones celulares ou laptops finos como cartões de crédito, que pesam metade do peso atual, sejam os mais próximos no tempo. Também pode ser que componentes como eletrônicos em carros ou aviões sejam alimentados por energia estrutural. Serão necessários grandes investimentos para satisfazer as desafiantes necessidades energéticas da indústria dos transportes, mas é também aqui que a tecnologia poderá fazer a maior diferença.”
Fonte: Alerta Eurek
