Nova bateria de íons de lítio trará maior segurança

janeiro 13 13:54 2010 por Ivanildo Santos

As poderosas baterias de lítio usadas nos sistemas de veículos elétricos, laptops e telefones celulares têm tendência a superaquecer e até mesmo explodir. Porém, adicionar menos de um grama de uma nova substância pode manter baixos o custo e a temperatura, afirmam pesquisadores federais.

A molécula, desenvolvida pelos pesquisadores Khalil Amine e Zonghai Chen no Laboratório Nacional Argonne, está sendo testada como um aditivo ao eletrólito de baterias de lítio para evitar que a voltagem das células se torne muito alta.

As baterias usadas em veículos híbridos e elétricos normalmente possuem de 200 a 400 pequenas células, agrupadas em um único e poderoso bloco. Células individuais às vezes sobrecarregam, emitindo calor quando atingem voltagens muito altas e forçando as células vizinhas ao ponto crítico de iniciar uma reação térmica em cadeia.

Como os veículos híbridos e elétricos estão constantemente se descarregando e recarregando durante seu uso normal, os problemas com sobrecarga não ficam confinados à garagem, mas oferecem um risco operacional real.

No laboratório, Amine e Chen descobriram que poderiam fazer uma molécula baseada em boro e flúor e adicionar uma pequena quantidade dessa substância a cada célula para controlar o carregamento. Quando uma célula ultrapassa o nível de voltagem segura, explica Amine, a molécula captura elétrons e evita que a carga da célula aumente.

Atualmente, usam-se controles eletrônicos para a regulagem individual de cada célula de uma bateria, que a desligam se a voltagem se elevar demais. Mas os sistemas de controle são caros, com um preço que é cerca de 20% o custo da bateria, e têm tendência a falhar.

Amine calculou que a nova abordagem oferece várias vantagens em relação às tecnologias atuais. Além do custo mais baixo, a molécula é mais confiável, afirma ele. Outros sistemas que usam algum tipo de molécula de forma semelhante não conseguem controlar mais do que um ciclo de superaquecimento, disse, enquanto sua molécula absorve a voltagem excedente por 500 ou mais ciclos.

O material não é fácil de fazer, mas somente uma pequena quantidade é necessária – de 2 a 3% do eletrólito por peso. Hoje, o custo é de cerca de US$ 1000 por quilograma, mas Amine informa que a companhia de baterias EnerDel está arrendando a tecnologia e usando uma concessão do Departamento de Energia para aumentar o processo de fabricação. Ele acredita que produzir grandes quantidades possa reduzir o custo para cerca de US$ 100 por quilograma.

A molécula poderia economizar de US$ 100 a US$ 200 por bateria, avaliou Amine. Os fabricantes de bateria hoje em dia têm, como meta de preço, de US$ 500 a US$ 1000 por bateria.

Outra vantagem da nova molécula é que, ao contrário dos sofisticados sistemas de controle eletrônicos, adicionar um novo composto químico à bateria é rápido e fácil. “O eletrólito é a última coisa a ser colocada, então é uma adaptação imediata. Basta adicionar esses 2% e está tudo pronto”, conclui Amine.