Estudo revela como fazer bateria de carro elétrico durar muito mais

A tecnologia de baterias tem passado por rápidos avanços, impulsionados por uma necessidade crescente de soluções mais eficientes e sustentáveis para alimentar dispositivos eletrônicos e veículos elétricos. Recentemente, uma pesquisa inovadora realizada por cientistas da Universidade do Texas em Dallas (UTD) lançou luz sobre um problema persistente no desenvolvimento de baterias de óxido de lítio e níquel (LiNiO2). As descobertas desta pesquisa não apenas prometem estender a vida útil das baterias de lítio, mas também podem desempenhar um papel vital na transição mundial para fontes de energia mais verdes.

A Descoberta que Está Revolucionando o Campo das Baterias

Por décadas, as baterias de LiNiO2 foram vistas como uma alternativa promissora para as baterias de íon de lítio tradicionais, devido à sua potencial capacidade de armazenamento e eficiência energética. No entanto, sua utilização foi impedida pela degradação rápida após múltiplos ciclos de carga e descarga, um fenômeno que tornou o material instável e propenso a falhas. Pesquisadores da UTD, liderados pelo Dr. Kyeongjae Cho, descobriram que esta degradação é causada por reações químicas envolvendo átomos de oxigênio. A pesquisa avançou ao desenvolver um modelo teórico que introduz íons carregados positivamente para criar uma estrutura de “pilares”, estabilizando assim o material e expandindo sua durabilidade.

Principais Figuras e Empresas Envolvidas

Esta pesquisa inovadora foi liderada pelo Dr. Cho, um destacado professor de ciência e engenharia de materiais. Ele dirige o projeto BEACONS (Batteries and Energy to Advance Commercialization and National Security), uma iniciativa financiada pelo Departamento de Defesa dos EUA com um aporte de 30 milhões de dólares. O time de pesquisa também inclui Matthew Bergschneider, estudante de doutorado, que desempenhou um papel crucial como o primeiro autor do estudo. Esta colaboração conta ainda com parcerias estratégicas envolvendo empresas e instituições acadêmicas renomadas, como a LEAP Manufacturing, a Universidade da Califórnia, Berkeley, e a Universidade de Chicago.

Metodologias e Inovações Tecnológicas

O avanço deste estudo só foi possível graças à integração de tecnologias de ponta. Os pesquisadores empregaram modelagem computacional para decifrar as complexas reações químicas que ocorrem no LiNiO2. Além disso, a robótica foi utilizada para sintetizar e avaliar novos materiais, caracterizando-os com precisão para testar suas propriedades melhoradas. Este uso inovador de tecnologia não só elucidou os processos de degradação, mas também forneceu novas direções para a criação de catodos “pillared” que prometem aprimorar significativamente o desempenho das baterias.

Impacto no Mercado de Energia e o Caminho Adiante

A aplicação bem-sucedida das descobertas da UTD pode redefinir as normas do mercado de baterias e armazenamento de energia. A promessa de baterias mais eficazes e de maior duração tem o potencial de transformar tanto o setor de veículos elétricos quanto o de eletrônicos de consumo. As melhorias tecnológicas também podem diminuir a dependência de materiais escassos como o cobalto, contemporaneamente caras e ecologicamente onerosas. Além disso, o foco na escalabilidade oferece novas oportunidades para o aumento da produção e comercialização em larga escala dessa tecnologia inovadora.

Desafios e Possibilidades Futuras

Embora o caminho esteja pavimentado para novas inovações, os pesquisadores ainda enfrentam desafios associados à escalabilidade e integração dessas novas tecnologias no mercado. No entanto, parcerias entre academia, governo e indústria são cruciais para superar tais obstáculos. A colaboração contínua é vital para a implementação de baterias de próxima geração que irão alavancar não apenas o mercado econômico, mas também atenderão aos crescentes movimentos sustentáveis. Ademais, as atuais regulamentações, como a National Blueprint for Lithium Batteries 2021-2030, ressaltam a importância de manter a liderança dos EUA em tecnologias de baterias enquanto promovem a educação e o desenvolvimento da força de trabalho nessa área.

Reflexão do Time do Blog da Engenharia

1. A pesquisa da UTD destaca a importância crucial da engenharia e das colaborações interdisciplinares no avanço tecnológico.
2. O foco em soluções sustentáveis e eficientes reflete uma tendência crescente na engenharia contemporânea de priorizar o impacto ambiental positivo.
3. Esta descoberta sublinha a importância da integração de novas tecnologias como a robótica e a modelagem computacional na pesquisa e desenvolvimento de materiais.

Via: https://interestingengineering.com/energy/ut-dallas-battery-breakthrough