O Departamento de Energia dos EUA estabelece um centro de pesquisa de baterias EV de estado sólido de US$ 11 milhões para explorar íons de cerâmica como alternativa ao lítio

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) concedeu US$ 10,9 milhões a pesquisadores da Universidade de Michigan (U-M) para explorar a viabilidade dos íons cerâmicos como alternativa ao lítio no futuro baterias de estado sólido EV. Há muito tempo a universidade vem pesquisando o uso de um eletrólito sólido de cerâmica em vez dos eletrólitos líquidos inflamáveis que as baterias EV atuais empregam.

Os resultados do estudo têm sido tão promissores que atraíram a atenção do Centro de Pesquisa da Fronteira Energética do DOE e este desembolsou a bolsa de quatro anos para estabelecer um Centro de Pesquisa Mecânico-química de Condutores de íons sólidos (MUSIC) na U-M. De acordo com Jeff Sakamoto, professor de engenharia mecânica na U-M e novo diretor do centro MUSIC:

A recente descoberta de condutores de íons cerâmicos que exibem simultaneamente desempenho e estabilidade sem precedentes tem o potencial de mudar o cenário da tecnologia de armazenamento eletroquímico de energia... Nosso novo centro procura preencher lacunas fundamentais de conhecimento relacionadas à mecano-química com um grupo diversificado de pesquisadores que vêm de campos de estudo díspares.

Quem dominar a tecnologia mais segura e barata de baterias de estado sólido que teoricamente pode dobrar a densidade de energia das baterias de lítio, ganhará a corrida multibilionária para veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia, daí o investimento inicial do governo na promissora tecnologia de íons cerâmicos:

• A grafite pode conter apenas um íon de lítio para cada seis átomos de carbono, dando-lhe uma capacidade específica de aproximadamente 350 miliamperes por grama (mAh/g.) O lítio metálico em uma bateria de estado sólido tem uma capacidade específica de 3.800 mAh/g. As baterias de íons de lítio atuais têm uma densidade de energia total de cerca de 600 watt-hora por litro (Wh/L) ao nível da célula. Em princípio, as baterias de estado sólido podem chegar a 1.200 Wh/L
• Para resolver o problema de combustão do lítio metálico, os engenheiros da U-M criaram uma camada cerâmica que estabiliza os dendritos de manutenção da superfície e evita a formação de incêndios. Ela permite que as baterias aproveitem os benefícios do lítio-metal - densidade energética e alta condutividade - sem os perigos de incêndios ou degradação ao longo do tempo.

Outro professor de engenharia mecânica da Universidade de Michigan, Neil Dasgupta, que será o vice-diretor do centro MUSIC do DOE, diz que agora há a fase prática a ser realizada:

No entanto, barreiras críticas permanecem antes que a comercialização generalizada possa ser realizada - muitas das quais se concentram em torno das propriedades mecânicas únicas que surgem nas interfaces sólido-sólido em células eletroquímicas. Um objetivo global do MUSIC é revelar os mecanismos fundamentais de como as tensões e tensões mecânicas interagem com a eletroquímica, o que informará os esforços futuros para aumentar e acelerar a comercialização da tecnologia de armazenamento de energia de próxima geração.

O centro de pesquisa patrocinado pelo DOE também terá como objetivo encontrar o método mais barato de fabricação de baterias em estado sólido, bem como explorar como as químicas de lítio ou metal de sódio com condutores de íons cerâmicos perdem sua capacidade de carga ao longo do tempo em comparação com a tecnologia atual de íons de lítio em carros, telefones ou laptops.

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