Conheça as revolucionárias baterias de Li-O2

Um dos maiores entraves para o avanço tecnológico atualmente é a dificuldade de desenvolver baterias capazes de suprir a necessidade dos produtos e equipamentos por um período grande de tempo. Quando pensamos por exemplo nos telefones celulares, observamos que as baterias não vêm acompanhando o ritmo de desenvolvimento tecnológico destes produtos. Antes do surgimento dos smartphones, deparávamo-nos com celulares que não tinham muitas funcionalidades, mas que se mantinham carregados por quase uma semana inteira. Pensando nos celulares atuais e comparando com aqueles modelos antigos, podemos notar que houve um desenvolvimento tecnológico imenso, exponencial. Já no que diz respeito às baterias.. claro que foram aprimoradas também, mas é notável que não puderam acompanhar essa nova tecnologia à altura. Em outras palavras, a bateria atual do celular funcionaria muito bem para os modelos antigos, mas deixa a desejar nos modelos atuais e pode inclusive restringir o desenvolvimento de produtos que poderiam ter uma performance ainda maior.

Não somente a área de telecomunicações sofre com este problema, mas também indústrias de ponta como a automobilística. Atualmente algumas das melhores baterias existentes são as de íon-lítio, as quais apesar de seu elevado desempenho, deixam a desejar quanto à utilização em veículos elétricos.

Baterias de íon-lítio.

A esperança em tornar estes veículos tão bons quanto aqueles que possuem motor a combustão surgiu apenas no ano de 2012, com o estudo das promissoras baterias de lítio-oxigênio, também conhecidas por lítio-ar. Estas baterias geram corrente elétrica a partir da oxidação do lítio no ânodo da bateria e da redução do oxigênio no cátodo, conseguindo com isto armazenar cinco a dez vezes mais energia comparado ao modelo de íon-lítio e atingir uma densidade de energia igual à da gasolina. No entanto, baterias Li-O2 são extremamente difíceis de serem produzidas, já que não são estáveis do ponto de vista termodinâmico. Isto ocorre porque são compostas por um superóxido (LiO2), classe de óxido que é estável por um período de tempo tão pequeno que mal podemos chamá-lo de um estado de transição. Esta instabilidade é resultado de uma reação química de dismutação, um tipo especial de reação de oxirredução na qual uma mesma substância é simultaneamente reduzida e oxidada para dar origem a dois produtos diferentes (2A -> B + C).

Apesar das dificuldades, a comunidade científica persistiu em estudar este tipo de bateria. O resultado? Em janeiro de 2016 pesquisadores do Argonne National Laboratory anunciaram a possibilidade de estabilizar o superóxido de lítio cristalino utilizando um cátodo de grafeno com nanopartículas de irídio. Segundo eles, a obtenção de superóxido de lítio é possível devido ao espaçamento entre os átomos de irídio no eletrodo, que serve de template para o crescimento do superóxido.

Com esta importante descoberta, foi possível por enquanto desenvolver um protótipo da bateria Li-ar, mas nos próximos anos espera-se que possa surgir uma classe inteira de novas baterias, permitindo a popularização dos carros elétricos e novos desenvolvimentos tecnológicos sequer imaginados por nós atualmente.

Referências:

LU, J. et al. A lithium–oxygen battery based on lithium superoxide. Nature, 2016;

Stable Superoxide Could Usher in New Class of Lithium-Air Batteries – Spectrum;

Mais energia: descoberto novo tipo de bateria 5x mais potente que íon-lítio – Tecmundo.

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Um agradecimento especial à leitora Carol Mano pela sugestão de tema