Nobel de Química foi para trio desenvolvedor de baterias de íons de lítio - Fiep - Boletins Setoriais - Reparação e automotivo

(Foto: Adobe Stock)

O americano John B. Goodenough, o britânico-americano M. Stanley Whittingham e o japonês Akira Yoshino foram os vencedores do Prêmio Nobel 2019 de Química. O reconhecimento veio por causa de descoberta feita no começo da década de 70: o desenvolvimento de baterias de íons de lítio, hoje usadas em celulares, notebooks e carros elétricos.

“Esse tipo de bateria leve, recarregável e poderosa é usada atualmente em todos os lugares, como em telefones, computadores e veículos elétricos. Ela também pode conservar quantidades significativas de energia solar e eólica, abrindo caminho para uma sociedade livre de combustíveis fósseis”, afirmou a Academia Real Sueca de Ciências, que concede o prêmio.

A pesquisa

Uma bateria ou pilha do tipo AA tem dois polos, chamados de eletrodos: o ânodo (o polo negativo) e o cátodo (polo positivo). Esses eletrodos são separados, geralmente, por um meio líquido ou pastoso que contém eletrólitos, e podem acomodar cargas - os íons. Caso esses eletrodos não fossem separados por uma barreira, que impede que eles se encostem uns nos outros, haveria um curto-circuito.

“Existem reações químicas acontecendo dentro de cada eletrodo e isso gera elétrons que passam dentro do circuito elétrico e abastecem o dispositivo em questão”, explicou o membro do comitê do Nobel e professor de Química na Universidade de Massachusetts em Lowell, nos Estados Unidos, Olof Ramström.

Antes que o modelo de íons de lítio, que usamos hoje, fosse desenvolvido, Stanley Whittingham criou, nos anos 70, uma bateria com um cátodo (polo positivo) feito de dissulfeto de titânio. Nesse modelo, o ânodo (polo negativo) era feito de lítio metálico - material muito reativo, logo perigoso, já que levava a explosões.

Ramström explica que essa reatividade também estava ligada ao que se precisava, os elétrons do lítio – e isso está relacionado à reatividade. Se fez necessário, então, estabilizar esse material e a atividade levou tempo. “Houve muitos desafios para serem cumpridos no caminho, mas eles conseguiram”, afirmou.

O americano John Goodenough também estava em busca de soluções e previu que o cátodo poderia ter ainda mais potencial se utilizasse óxido de metal em vez de um sulfeto. Em 1980, demonstrou que o óxido de cobalto, intercalado com íons de lítio, poderia produzir até quatro volts de potencial. Um achado importante que levou a baterias bem mais poderosas.

Em 1991, o japonês Akira Yoshino, que usou o cátodo de Goodenough como base, criou a primeira bateria de íons de lítio comercialmente viável. Em vez de usar o lítio metálico no ânodo, foi utilizado um material feito de carbono, o grafite, que também conseguia armazenar os íons de lítio.

Como resultado, o cientista criou uma bateria leve e resistente que podia ser carregada centenas de vezes antes que seu rendimento começasse a se deteriorar. Isso acontece uma vez que as baterias de íons de lítio não apresentam eletrodos metálicos de reações desordenadas, mas no fato dos materiais do ânodo e o cátodo serem capazes de “absorver” e liberar os íons de lítio consecutivas vezes.

“Essa intercalação dos íons de lítio em ambos os materiais dos eletrodos deu mais durabilidade às baterias. Com a descoberta foi possível também melhorar as baterias de lítio para opções recarregáveis”, afirma Gabriella Cunha C. Miranda, do Instituto Senai de Inovação e Eletroquímica. Ela explica que com a descoberta, a bateria também se tornou mais segura, porque não tinha mais o lítio metálico como ânodo.

A partir dos trabalhos dos ganhadores do prêmio Nobel de química iniciaram novos desenvolvimentos de materiais nanoestruturados e novos processos de integração que aumentaram a capacidade das baterias de íons de lítio. “Isso fez com que a bateria de lítio atendesse a demanda não só dos eletrônicos, mas também de veículos híbridos, ferramentas portáteis e até mesmo viabilizasse os carros elétricos. As baterias de lítio se tornam mais vantajosas para essas aplicações devido as características do lítio de ser leve e ao mesmo tempo apresentar o maior potencial eletroquímico dentre todos os metais. Logo o lítio se torna o material de maior capacidade energética disponível no mercado e por isso é ideal para a nova geração de automóveis”, afirma Miranda.

Projeto do ISI

O Brasil está contribuindo para o desenvolvimento mundial da próxima geração de baterias de lítio, que visam maior segurança e maior capacidade energética. Nesta área o Instituto Senai de Inovação em Eletroquímica (unidade Embrapii) está desenvolvendo um projeto, financiado e em parceria com a Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), na área de baterias de lítio visando a utilização de eletrólitos sólidos compostos por nióbio, com tecnologia inteiramente nacional. Estes novos eletrólitos permitirão maior segurança e maior capacidade energética a bateria final.

Para saber mais informações sobre o instituto acesse: http://institutos.senai.br/

Com informações do G1 e ISI.