Explicado: como a pesquisa IIT pode melhorar o desempenho da bateria de íon de lítio

Os pesquisadores do IIT Guwahati desenvolveram uma técnica que pode estimar com precisão um dos mais importantes estados internos da bateria, conhecido como SOC, abreviação de estado de carga.

Os pesquisadores vêm tentando encontrar alternativas ou maneiras de melhorar as baterias de íon-lítio. (Imagem Representacional)

Pesquisadores do IIT Guwahati desenvolveram uma técnica para melhorar o desempenho das baterias recarregáveis ​​de íon-lítio, que alimentam a maioria dos dispositivos portáteis usados ​​atualmente. Suas descobertas foram publicadas na revista IEEE Xplore no mês passado.

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O que são baterias de íon de lítio?

O Prêmio Nobel de Química de 2019 foi concedido em conjunto a Stanley Whittingham, John Goodenough e Akira Yoshino por trabalho que levou ao desenvolvimento de baterias de íon-lítio , que são usados ​​na maioria dos telefones celulares, smartphones, tablets, laptops e bancos de energia, entre outros dispositivos. A primeira bateria de íon de lítio comercialmente viável foi criada por Yoshino em 1985, que se desenvolveu no trabalho de Whittingham e Goodenough. A Real Academia de Ciências da Suécia observa que a base da bateria de íon-lítio foi lançada durante a crise do petróleo da década de 1970, época em que Whittingham começou a trabalhar no desenvolvimento de métodos que poderiam levar a tecnologias de energia sem combustíveis fósseis.

Hoje, a maioria dos veículos elétricos (EV) também usa baterias de íon-lítio, mas está lentamente alcançando seus limites teóricos de ser capaz de fornecer aproximadamente 300 watts-hora por quilograma de energia. Essas baterias também podem ser usadas para armazenar energia solar e eólica, o que significa que, com seu uso generalizado, pode até ser possível viver em uma sociedade sem combustível.

Mesmo assim, algumas das desvantagens das baterias de íon-lítio incluem sua suscetibilidade ao superaquecimento e sua tendência a danos em altas tensões, uma vez que são feitas com materiais inflamáveis ​​e combustíveis. Essas baterias também começam a perder sua capacidade com o tempo - por exemplo, uma bateria de laptop em uso por alguns anos não funciona tão bem quanto uma nova.

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Então, o que os pesquisadores desenvolveram agora?

Os pesquisadores do IIT Guwahati desenvolveram uma técnica que pode estimar com precisão um dos mais importantes estados internos da bateria, conhecido como SOC, abreviação de estado de carga. O SOC reflete a capacidade restante da bateria, ou seja, quanto mais carga pode ser retirada da bateria antes que ela seja totalmente descarregada. O conhecimento da capacidade restante ajuda a otimizar a utilização da capacidade da bateria, evita sobrecarga e subcarga da bateria, aumenta sua vida útil, reduz custos e garante a segurança da bateria e seus arredores, disse um comunicado de imprensa do IIT Guwahati.

Para melhorar a vida útil de uma bateria e otimizar sua capacidade, é importante prever seus vários estados com precisão. Um desses estados é o SOC, que até agora tem sido difícil de estimar. Por meio de seu trabalho, os pesquisadores propuseram uma abordagem que evita superestimação e, portanto, ajuda a fazer medições precisas.

Existem alternativas para baterias de íon-lítio?

Os pesquisadores têm tentado encontrar alternativas ou maneiras de melhorar essas baterias. Em 2019, o Laboratório de Física Aplicada da Johns Hopkins desenvolveu uma bateria de íon-lítio que não pega fogo.

No início de janeiro de 2020, pesquisadores da Austrália afirmaram que desenvolveram a bateria de lítio-enxofre (Li-S) mais eficiente do mundo, capaz de alimentar um smartphone por cinco dias contínuos - o equivalente a um carro elétrico capaz de dirigir uma distância superior 1.000 km.

Embora os materiais usados ​​nas baterias de Li-S não sejam diferentes dos das baterias de íons de lítio, os pesquisadores australianos reconfiguraram o projeto dos cátodos de enxofre (um tipo de condutor elétrico através do qual os elétrons se movem) para acomodar maior estresse sem queda no capacidade total.

As baterias de Li-S são geralmente consideradas as sucessoras das baterias de íon de lítio por causa de seu menor custo de produção, eficiência energética e maior segurança. Seu custo de produção é menor porque o enxofre está disponível em abundância.

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Mesmo assim, tem havido algumas dificuldades na comercialização dessas baterias, principalmente devido ao seu ciclo de vida curto e baixa capacidade de energia instantânea.

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