As baterias de íons de lítio (Li-ion) são as preferidas das fabricantes de smartphones e da maioria dos outros gadgets recarregáveis. Apesar de sua prevalência, elas são limitadas em densidade de potência, têm vida útil razoavelmente curta e podem se tornar um risco de incêndio se forem danificadas ou incorretamente carregadas. Mas isso poderá mudar em breve.

Uma nova pesquisa de uma equipe do departamento de engenharia da Universidade de Columbia, nos EUA, descobriu um método para estabilizar eletrólitos sólidos em metal de lítio, também conhecido como baterias de estado sólido. A utilização de um nanorrevestimento de nitreto de boro pode produzir baterias que oferecem até 10 vezes a capacidade de carga das baterias de íons de lítio à base de grafite. Além disso, os eletrólitos de cerâmica usados ??com frequência em projetos de baterias de estado sólido não são inflamáveis, reduzindo as preocupações de segurança.

A tecnologia de bateria de estado sólido não é uma ideia nova, mas materiais de construção, segurança de projeto, custos e técnicas de produção estão dificultando a adoção.

O problema com os dendritos

Além dos custos, os dendritos são o maior problema com as baterias de estado sólido.

Dendrito é um acúmulo de cristal de lítio que normalmente começa no ânodo e pode crescer em toda a bateria. Isso ocorre como resultado do carregamento e descarregamento de alta corrente, onde os íons no eletrólito sólido se combinam com os elétrons para formar uma camada de metal de lítio sólido.

O acréscimo de dendrito reduz a capacidade de eletrólito disponível da bateria, reduzindo também seu armazenamento de carga. As baterias de íon de lítio de hoje evitam a questão dos dendritos usando eletrólitos líquidos para as vias condutoras, em vez de um metal sólido que permitiria que os íons fossem embalados juntos para maior capacidade. Infelizmente, esse líquido é inflamável, o que pode causar a combustão de baterias de íons de lítio sob alta pressão, calor ou corrente.

Combinados, produtos químicos, materiais e construção de baterias de íons de lítio limitam a formação de dendritos essencialmente reduzindo e controlando o fluxo de íons. A compensação para isso é uma perda de densidade e capacidade da bateria e aumento da inflamabilidade e da necessidade de proteção de segurança.

Tecnologia de bateria líquida vs. de estado sólido

A equipe de engenharia da Universidade de Columbia não está fazendo esses experimentos apenas com grafite. Os projetos baseados em outros materiais, como LiPON, LGPS e LLZO também estão sendo pesquisados em um esforço para substituir as atuais baterias de íons de lítio. O próximo grande obstáculo, no entanto, é trazer esses projetos de baterias para fora do laboratório e para instalações e produtos de fabricação.

Do ponto de vista do consumidor, os principais benefícios da tecnologia estável de baterias de estado sólido são: carregamento até seis vezes mais rápido; até 10 vezes a densidade de energia, ciclo de vida mais longo de até 10 anos (contra dois das de lítio) e componentes que não sejam inflamáveis.