Pesquisadores na China desenvolveram uma nova formulação para baterias que poderá permitir a construção de carros elétricos que poderão ser recarregados muito mais rapidamente que os modelos atuais. Tão rápido quando o tempo necessário para encher o tanque de um veículo a combustão.

O segredo está no uso de um material chamado “fósforo negro”, que tem propriedades similares ao carbono. Quando átomos de carbono são interligados em uma camada com apenas um átomo de espessura, temos grafeno. Se o carbono for substituído pelo fósforo negro, temos um material chamado “fosforeno”.

Assim como o grafeno, ele é um excelente condutor de eletricidade. Além disso, como tem mais elétrons que o carbono, o fósforo interage com mais átomos de lítio, outro componente das baterias. Mas em contraste ao grafeno, o fosforeno não forma uma “folha” plana: em vez disso ele tem picos e vales, o que acaba sendo algo benéfico, já que ajuda a transportar rapidamente íons de lítio para dentro e para fora do material.

O problema com o fosforeno é que, assim como outros materiais, ele se expande à medida que acumula íons de lítio, levando a uma falha estrutural que interrompe o fluxo de energia elétrica quando submetido a ciclos de carga e descarga. Eventualmente estas falhas se tornam numerosas o bastante para inutilizar a bateria.

O que os pesquisadores chineses fizeram foi misturar fósforo negro a 15% de grafeno. O fósforo armazena a maior parte dos íons de lítio, e o grafeno serve como um “reforço” para a estrutura.

“O material recuperou 80% de sua capacidade total em menos de 10 minutos e tem uma vida útil de 2.000 ciclos de operação à temperatura ambiente, medidos em condições compatíveis com os processos de fabricação industrial”, disse o professor Sen Xin, do Instituto de Química da Academia Chinesa de Ciências, que foi o co-autor principal do estudo.

Segundo o professor Xin, se a produção em escala for atingida, seria possível produzir uma bateria de íons de lítio com uma densidade energética de 35 Watts/hora por kg.

“A combinação de alta capacidade energética, alta velocidade de carga e longo ciclo de vida é o santo graal da pesquisa de baterias, que é determinado por um de seus componentes-chave: os materiais usados nos eletrodos”, diz Hengxing Ji, professor da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC).

“Nosso objetivo é encontrar um material para eletrodos que possa causar um impacto na métrica de desempenho em pesquisas de laboratório, mas que seja capaz de cumprir sua promessa e atender às técnicas e requisitos da produção industrial”, diz.

Fonte: The Independent / Ars Technica