Cientistas da Universidade McGill estão descobrindo soluções revolucionárias para baterias de veículos elétricos, que poderiam reduzir os custos de fabricação em 20%.
A mudança global para veículos eléctricos está a ganhar impulso, mas a extracção de materiais de baterias tem importantes consequências ambientais e custos elevados.
Recentemente, dois estudos inovadores realizados por cientistas da Universidade McGill abriram caminho para o desenvolvimento de baterias de iões de lítio mais económicas e ecológicas – utilizadas no fabrico de veículos eléctricos.
Suas descobertas permitirão a produção de baterias que requerem metais duráveis e menos caros, conhecidos como materiais catódicos DRX (tipo de sal-gema desordenado).
No primeiro estudo, pesquisadores de engenharia, incluindo o estudante de doutorado em engenharia de materiais Richie Fong, investigaram cátodos – o componente mais caro das baterias, normalmente feito de metais insustentáveis, como cobalto e níquel. Embora o ferro parecesse ser a escolha mais económica, os cátodos à base de ferro não tinham, até agora, capacidade de armazenamento suficiente para alimentar um veículo eléctrico de longo alcance.
No entanto, resultados publicados em Materiais Energéticos Avançados desafiar completamente esta ideia. Os cientistas conseguiram desenvolver cátodos DRX à base de ferro, modificando o processo de armazenamento de elétrons, alcançando assim uma das maiores capacidades de armazenamento já registradas para materiais semelhantes. Este avanço poderia reduzir o custo das baterias de íons de lítio em 20%.
Richie Fong, estudante de doutorado em engenharia de materiais, conduz pesquisas sobre cátodos em um laboratório McGill.
Num segundo estudo publicado em Energia e Ciência Ambiental, uma equipe liderada pelo Prof. Jinhyuk Lee, professor assistente do Departamento de Engenharia de Mineração e Materiais e William Dawson Fellow, revelou o potencial de outra solução sustentável: sal de manganês desordenado (Mn-DRX). Embora este material ofereça alto conteúdo energético com menor custo, sua baixa condutividade elétrica e instabilidade estrutural dificultam seu uso.
Trabalhando com cientistas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, a equipe de pesquisa descobriu uma solução inovadora: usando nanotubos de carbono de paredes múltiplas e um aglutinante adesivo como aditivos de eletrodo, a equipe alcançou a maior densidade de energia explorável já registrada para cátodos Mn-DRX .
“Nossas descobertas são extremamente promissoras para o desenvolvimento futuro de baterias de íon de lítio e abrem caminho para o desenvolvimento de soluções de armazenamento de energia mais acessíveis e sustentáveis”, explica o Prof. Lee, que destaca que foi concluída uma colaboração com um parceiro industrial com o objetivo de comercializar essas inovações.
Os estudos
O artigo “Redox Engineering of Fe-Rich Disordered Rock-Salt Li-Ion Cathode Materials”, de R. Fong, J. Lee et al, foi publicado em Materiais Energéticos Avançados.
DOI: 10.1002/aenm.202400402
O artigo “Quase todos os cátodos de material ativo livres de níquel e cobalto para baterias de íon-lítio”, de E. Lee, J. Lee et al, foi publicado em Energia e Ciência Ambiental.
DOI: 10.1039/d4ee00551a