Uma equipe de pesquisa conjunta da Universidade de Pohang de Ciência e Tecnologia e da Universidade Central desenvolveu com sucesso uma nova estrutura tridimensional porosa, que promete melhorar significativamente a segurança e a vida útil das baterias de lítio metálico. Essa inovação oferece uma nova direção para o desenvolvimento de tecnologias de baterias para veículos elétricos.

A equipe abordou de forma inovadora os principais desafios da comercialização de baterias de lítio metálico. Durante os ciclos de carga e descarga, o lítio metálico tende a formar dendritos, que podem perfurar o separador e causar curtos-circuitos, comprometendo a segurança da bateria. A nova estrutura tridimensional porosa, com canais retos e gradiente de afinidade com lítio, guia a deposição uniforme dos íons de lítio de baixo para cima, inibindo efetivamente o crescimento de dendritos.

A tecnologia utiliza um processo de separação de fase induzida por não solvente, combinando uma matriz polimérica com nanotubos de carbono e nanopartículas de prata, além de introduzir uma camada de prata sobre o substrato de cobre, permitindo controle preciso do comportamento de deposição do lítio. Testes mostraram que baterias com essa estrutura atingem densidade de energia de 398,1 Wh/kg e 1516,8 Wh/L, superando significativamente as baterias de íon-lítio atuais.

O professor Park, líder da equipe, afirmou: “Este estudo apresenta um novo método para controlar simultaneamente os caminhos de transporte de íons dentro do eletrodo e o crescimento do lítio sem depender de processos de fabricação complexos. Projetar o ‘caminho’ e a ‘direção’ do movimento dos íons de lítio é um passo crucial para a comercialização de baterias de lítio metálico seguras e de alta energia.” O professor Moon acrescentou: “Nosso processo permite controlar simultaneamente a microestrutura e o gradiente químico com métodos de fabricação simples, oferecendo alta escalabilidade e aplicabilidade industrial.”

A aplicação dessa tecnologia em baterias de veículos elétricos poderia aumentar a autonomia em 60% a 70%. Isso significa que modelos com autonomia atual de 400 km poderiam alcançar 650 a 700 km por carga. Esse avanço representa um impacto positivo na popularização dos veículos elétricos.

De acordo com o Comitê Internacional de Transporte Limpo, no início de 2024, havia aproximadamente 40 milhões de veículos elétricos em circulação no mundo, e entre 2010 e 2023 foram registrados pouco mais de 500 incidentes de incêndio relacionados a baterias. O desenvolvimento dessa nova tecnologia de baterias de lítio metálico oferece suporte técnico adicional para aumentar a segurança dos veículos elétricos.