Carros elétricos são a grande promessa para o futuro do transporte urbano. Apesar de ainda não comuns, o Brasil já possui alguns modelos rodando em terreno nacional. Um dos obstáculos para a viabilização dos carros elétricos está no preço. Além disso, a autonomia é uma questão que preocupa motoristas receosos já que os carros dependem de locais próprios para serem reabastecidos que não são tão comuns quanto os postos de gasolina padrões.
Novas baterias vêm sendo projetadas para tentar resolver esse problema da autonomia. O ano de 2024 já começa com novos avanços, pois cientistas desenvolveram um gel que possibilita que os carros elétricos a correr quase 1.000 quilômetros numa única recarga. Para isso, os pesquisadores utilizaram pequenas partículas de silício em um eletrólito à base de gel para criar baterias de íons de lítio que prometem ampliar a carga dos carros elétricos. A descoberta foi publicada recentemente na Advanced Science.
Qual a importância das baterias de silício para carros elétricos
Ignorando o preço, o principal problema com carros elétricos hoje é a questão da autonomia. Em média, a maioria dos veículos disponíveis no mercado tem uma capacidade máxima de 480 quilômetros por carga. O modelo mais eficiente atual, o Lucid Air, consegue alcançar 800 quilômetros. Isso preocupa muitos motoristas, principalmente para viagens longas.
O elemento que vem sendo mais explorado é o silício, que funciona como ânodo nas baterias de ião de lítio. Ele pode armazenar até 10 vezes mais íons dos atuais ânodos à base de grafite que compõem a maior parte das baterias. Contudo, o silício possui a desvantagem de expandir em até três vezes do seu tamanho original, danificando a bateria. A solução mais moderna é o uso de silício em escala nanométrica, que por sua vez exige um processo que além de muito complexo é também caro.
Para contornar esse obstáculo, cientistas usaram as partículas de silício numa escala micrométrica, mil vezes maior que a escala nanométrica, e as ligaram a um eletrólito à base de um gel elástico. Com isso eles foram capazes de dispersar parte do estresse interno causado pela expansão do silício, mitigando os danos na bateria e sem prejudicar a condutividade também. Os cientistas acreditam que esse novo sistema de bateria pode criar ânodos de silício com caga mais alta e com uma produção mais parada do que aqueles produzidos na escala nanométrica.
Como são feitas as baterias à base de gel
O diferencial desse novo sistema de bateria está no gel de silício. Ele é obtido irradiando um polímero à base de gel com um feixe de elétrons. Isso faz com que se formem ligações covalentes entre as partículas de silício e o eletrólito da bateria. Quando o ânodo é ligado ao eletrólito, o gel consegue absorver e dissipar todo o estresse gerado pela expansão do silício.
Segundo os cientistas, o gel também consegue diminuir algumas fissuras também geradas nesse processo o que garante mais estabilidade para a bateria como um todo e aumenta seu tempo de vida. Os cálculos do estudo indicam que houve uma melhoria de 40% na densidade de energia, além de manter uma condutividade similar às baterias que utilizam eletrólitos líquidos. Ou seja, a bateria a gel consegue armazenar mais íons do que os modelos atuais e sem prejuízos na sua capacidade de transferir energia.
Isso leva a dois resultados positivos para carros elétricos. Tem-se baterias com tempo de vida maior ao mesmo tempo que se expande a capacidade máxima dos veículos para até 1.000 quilômetros por carga. Fora que, como mencionado, o uso de partículas de silício na escala micrométrica é muito mais econômico do que o uso da escala nanométrica. Concluindo, a descoberta dos cientistas beneficiará tanto os motoristas com veículos de maior desempenho quanto às empresas de carros elétricos com a diminuição de custo nas suas linhas de produção.
