Bateria de Lítio-Enxofre de Carregamento Rápido para eVTOLs Aproxima-se da Fase de Produção
As aeronaves eVTOL, como o Supernal S-A2 aqui mostrado, beneficiarão muito dos avanços nos conceitos de bateria que reduzem o peso e aumentam a densidade de energia. Grupo Hyundai Motor
Investigadores da Universidade Monash, na Austrália, estão a aproximar-se de um avanço na abordagem de um dos principais desafios enfrentados pelas aeronaves eVTOL. A sua nova tecnologia de bateria de lítio-enxofre visa fornecer cerca de duas vezes a densidade de energia das baterias de iões de lítio (Li-ion), juntamente com capacidades de carga e descarga rápidas, oferecendo a energia necessária para o transporte aéreo.
As baterias de lítio-enxofre (Li-S) mostraram potencial para o armazenamento de energia de alta densidade, mas foram prejudicadas por velocidades de carga e descarga lentas. Investigadores da Universidade de Monash descobriram que a utilização de um complexo de polivinilpirrolidona – um composto com propriedades únicas que diferem dos seus componentes individuais – pode ajudar a acelerar as reações químicas dentro da bateria.
Esta inovação resulta num carregamento mais rápido e em densidades de energia mais elevadas, como é destacado num artigo publicado na Advanced Energy Materials. Os investigadores afirmam que as novas baterias não só são mais rápidas e com maior densidade energética, como também são consideravelmente mais leves e de produção mais económica.
O avanço na tecnologia de baterias permite um potencial de fabrico em larga escala
“Com descobertas baseadas em materiais prontamente disponíveis, temos agora potencial para avançar para a produção em grande escala”, disse o professor Mainak Majumder. Isto aponta para uma descoberta importante feita durante o desenvolvimento da bateria mais rápida. A candidata ao doutoramento, Maleesha Nishshanke, explicou: “Inspirando-nos na química da betadina, um anti-séptico doméstico comum, descobrimos uma forma de acelerar as taxas de carga e descarga.”
Curiosamente, embora as baterias de iões de lítio tenham sido amplamente utilizadas em tudo, desde automóveis a smartwatches, desde a sua invenção em 1980, as baterias de lítio-enxofre foram desenvolvidas pela primeira vez quase duas décadas antes. No entanto, devido a problemas com a sua química interna, não foram amplamente adotados.
Ao contrário das baterias de iões de lítio, as baterias Li-S utilizam enxofre barato como material catódico. Sim, é mais barato – mas esta tecnologia também traz desvantagens como menos ciclos de carga e carregamento lento. Egibe/Wikimedia Commons
Desafios com baterias Li-S
As baterias Li-S, que utilizam enxofre como cátodo e lítio como ânodo, lutam contra a redeposição irregular de lítio durante o carregamento, levando à degradação dos ânodos e eletrólitos, menos ciclos de carga e aumento do risco de curtos-circuitos ou incêndios.
A recente descoberta da Universidade de Monash poderá ajudar a superar estes desafios, tornando as baterias Li-S adequadas para drones e eVTOLs. Os investigadores melhoraram o desempenho da bateria e, com uma escala comercial, estas baterias poderiam atingir até 400 Wh/kg, ideal para aplicações de aviação que exigem altas taxas de descarga durante a descolagem e baixas taxas durante o cruzeiro.
As baterias eVTOL têm de lidar com elevadas taxas de descarga enquanto as aeronaves – como o protótipo BETA Technologies A250 eVTOL mostrado – estão em voo, pelo que a densidade de potência é crucial Brian Jenkins/Tecnologias BETA
Um grande passo em frente da tecnologia convencional de iões de lítio
As baterias Li-S oferecem uma grande vantagem em relação às baterias convencionais de iões de lítio, que têm uma densidade de energia de 150-235 Wh/kg. Uma recente bateria ProLogium EV com ânodo composto de silício atingiu 321 Wh/kg, mas ainda não está em produção.
A descarga rápida é essencial para aeronaves eVTOL, sendo necessária uma elevada potência para a descolagem e aterragem. Isto levou a Lilium a garantir direitos exclusivos para a tecnologia de ânodo com predominância de silício da Ionbox.
As baterias Li-S também reduzem a dependência de recursos raros como o cobalto, utilizando enxofre abundante.
A Universidade de Monash lançou a Ghove Energy para levar esta tecnologia para o mercado. Entretanto, as baterias condensadas da CATL, com uma densidade energética de 500 Wh/kg, estão a ser testadas em aviões e poderão em breve alimentar aeronaves maiores e jatos privados para voos até 1.865 milhas, estabelecendo um padrão elevado para as baterias Li-S .
Leia o Artigo Original: New Atlas
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