6 alternativas ao lítio

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Dos smartphones aos veículos elétricos, as baterias alimentam sozinhas algumas das tecnologias mais impactantes das nossas vidas. E embora as baterias em si não sejam uma tecnologia nova, o tipo de íon de lítio (Li-on) que alimenta a maioria dos nossos dispositivos só começou a ganhar terreno há algumas décadas. Mas, tal como o mundo avançou para fontes de energia renováveis ​​e sustentáveis, como a eólica e a solar, também surgiram nos últimos anos avanços semelhantes em alternativas de baterias de iões de lítio.

Portanto, neste artigo, vamos dar uma olhada rápida nas alternativas de baterias de íon de lítio que estão por vir. Mas primeiro, vamos recapitular como funcionam as baterias modernas e os muitos problemas que assolam a tecnologia.

Antes de explorarmos como funcionam as tecnologias concorrentes, vale a pena revisitar os princípios básicos de uma bateria recarregável de íons de lítio e por que elas não são exatamente ideais no mundo de hoje.

Cada bateria é composta por um cátodo (eletrodo positivo), um ânodo (eletrodo negativo) e um meio eletrolítico. Quando você descarrega uma bateria de lítio carregada, os íons de lítio com carga positiva se movem do ânodo para o cátodo. Isso também desencadeia um fluxo de elétrons, que pode ser usado para alimentar dispositivos eletrônicos. E quando você carrega uma bateria Li-on, o mesmo processo ocorre ao contrário.

Resumindo, você obtém um ciclo que permite carregar e descarregar uma bateria Li-on centenas de vezes. Mas isso não significa que a tecnologia seja perfeita.

As baterias Li-on têm uma série de desvantagens, que afetaram tudo, desde a produção do iPhone até a viabilidade dos carros elétricos. Alguns desses problemas incluem:

Dados todos os problemas acima, não deve ser surpresa que praticamente todas as grandes empresas de tecnologia estejam tentando encontrar tecnologias alternativas para baterias. Embora muitos destes esforços ainda estejam na sua infância, alguns poderão alimentar veículos eléctricos de próxima geração e outros produtos electrónicos de consumo na próxima década. Portanto, sem perder tempo, aqui está uma lista rápida das principais alternativas de íons de lítio e como elas melhoram a tecnologia de bateria existente.

Vamos começar com uma tecnologia de bateria que não se afaste muito da linha de base Li-on com a qual estamos familiarizados.

As baterias de íon de sódio simplesmente substituem os íons de lítio como portadores de carga por sódio. Esta única mudança tem um grande impacto na produção de baterias, uma vez que o sódio é muito mais abundante que o lítio. Na verdade, você pode usar o sal dos oceanos para extrair sódio em qualquer lugar do mundo. Isso também poderia reduzir o custo de produção de baterias, já que você não precisa mais se preocupar com armazenamento e transporte de um material potencialmente perigoso como o lítio.

No entanto, as baterias de íon de sódio também não são perfeitas. Seus íons são fisicamente maiores que o lítio, o que se traduz em menor densidade de energia. No mundo real, isso pode resultar em menor autonomia para veículos elétricos e tempos de execução mais curtos para smartphones. Ainda assim, as outras vantagens das baterias de íons de sódio merecem mais pesquisas sobre a tecnologia.

Uma bateria de íons de lítio usa cobalto no ânodo, que se mostrou difícil de obter. As baterias de lítio-enxofre (Li-S) poderiam resolver esse problema usando enxofre como material catódico. Além de substituir o cobalto, as baterias Li-S oferecem algumas vantagens, nomeadamente maior densidade de energia e menores custos de produção.

O maior problema com as baterias de lítio-enxofre no momento está relacionado à sua rápida taxa de degradação. Portanto, embora tenhamos visto um avião movido a energia solar usar uma bateria Li-S em 2008, ainda estamos aguardando pesquisas contínuas para tornar a tecnologia viável para a eletrônica cotidiana.

As baterias de íon de lítio usam um meio eletrolítico líquido que permite que os íons se movam entre os eletrodos. O eletrólito é normalmente um composto orgânico que pode pegar fogo quando a bateria superaquece ou sobrecarrega. Assim, para reduzir este risco, os investigadores criaram uma alternativa na forma de baterias de estado sólido. Eles usam um eletrólito inorgânico sólido, que pode suportar ambientes agressivos e grandes oscilações de temperatura.