Bateria Sem Massa Pode Aumentar a Autonomia dos VE em 70%

Os investigadores desenvolveram e testaram uma “bateria estrutural” que integra o armazenamento de energia no chassis de um dispositivo ou veículo elétrico, reduzindo significativamente o peso. Esta inovação poderá tornar os smartphones tão finos como cartões de crédito, reduzir para metade o peso dos computadores portáteis e aumentar a autonomia dos veículos eléctricos em 70%.

Os veículos eléctricos dependem normalmente de grandes baterias de iões de lítio para aumentar a autonomia. Os cientistas da Universidade de Tecnologia de Chalmers exploraram a possibilidade de criar uma bateria que também funcione como componente de suporte de carga do automóvel, reduzindo potencialmente o peso total.

Equipa sueca desenvolve bateria de fibra de carbono com rigidez semelhante à do alumínio e potencial comercial

Na sua investigação sobre “armazenamento de energia sem massa”, a equipa sueca criou uma bateria utilizando um composto de fibra de carbono. Esta bateria oferece uma rigidez comparável à do alumínio e tem a capacidade de armazenar uma quantidade substancial de energia, tornando-a comercialmente viável.

A fibra de carbono é conhecida por ser extremamente leve, forte e rígida, o que a torna uma escolha preferida, embora dispendiosa, para componentes estruturais e exteriores em automóveis de alto desempenho e um material crucial na indústria aeroespacial, onde o peso é crítico.

A fibra de carbono como elétrodo

Além disso, a fibra de carbono pode ser um material de elétrodo eficaz quando especificamente concebido para aplicações electroquímicas. A equipa da Chalmers, liderada pelo Professor Leif Asp, tem vindo a investigar este tema há anos e apresentou pela primeira vez o potencial da fibra de carbono como material de elétrodo com uma disposição cristalina específica num estudo de 2018.

A nova conceção da bateria apresenta uma densidade de energia de 30 Wh/kg, o que é relativamente baixo em comparação com os padrões automóveis. Para contextualizar, a bateria de 53 kWh de um Hyundai Ioniq 6 tem uma densidade de energia de 153 Wh/kg (ver PDF).

Bateria estrutural de fibra de carbono

No entanto, esta comparação não tem em conta o facto de a bateria estrutural de fibra de carbono se destinar a substituir toda a estrutura do veículo, reduzindo significativamente o peso total e libertando espaço adicional. Isto significa que a poupança total de peso e o espaço ganho podem compensar a menor densidade energética.

Os fabricantes têm opções com esta nova tecnologia: podem concentrar-se em fabricar produtos mais leves ou utilizar o espaço extra para adicionar mais células e aumentar o armazenamento de energia. Isto poderá conduzir a avanços significativos. “Os nossos cálculos sugerem que os automóveis eléctricos podem atingir uma autonomia até 70% superior com baterias estruturais competitivas”, afirma Asp.

O protótipo mais recente é quase três vezes mais rígido do que os modelos anteriores, com um módulo de elasticidade de 70 gigapascal, em vez de 25. Atualmente, iguala o alumínio em termos de rigidez e capacidade de suporte de peso, sendo muito mais leve.

O design da bateria incorpora fibra de carbono tanto no ânodo como no cátodo, onde actua como reforço e como coletor de corrente. Isto elimina a necessidade de materiais pesados como o cobre e metais de conflito como o cobalto na conceção do elétrodo.

O eletrólito semi-sólido aumenta a segurança da bateria, mas continua a haver desafios no transporte de iões

Além disso, esta bateria utiliza um eletrólito semi-sólido em vez de um líquido para facilitar o movimento dos iões de lítio entre os terminais. Isto torna a bateria menos inflamável e mais segura de utilizar. No entanto, a equipa reconhece que ainda existem desafios na obtenção de um transporte rápido de iões através do eletrólito para aplicações de alta potência, o que requer mais investigação.

Atualmente, esta tecnologia permanece no laboratório e a sua adoção generalizada em veículos eléctricos e dispositivos está ainda a alguns anos de distância. No entanto, estão a ser envidados esforços para a introduzir no mercado.

Em 2022, a universidade colaborou com a empresa de capital de risco Chalmers Ventures, sediada em Gotemburgo, para criar uma nova empresa chamada Sinonus. A empresa nomeou um novo CEO em junho para promover a comercialização de armazenamento de energia sem massa, com o objetivo de revolucionar o design de carros, gadgets e até mesmo pás de turbinas eólicas.

“Como sugere Asp, em breve poderemos ver smartphones finos como um cartão de crédito ou computadores portáteis com metade do peso dos modelos actuais”, observa Asp. “As baterias estruturais poderão também alimentar componentes de automóveis ou aviões. Embora a satisfação das necessidades energéticas da indústria dos transportes exija um investimento significativo, esta tecnologia tem potencial para ter um impacto substancial.”

Leia o Artigo Original: New Atlas

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