Quem realmente inventou o lítio recarregável

Muitos largaram o bastão antes que a Sony finalmente cruzasse a linha de chegada

Cinquenta anos depois Após o nascimento da bateria recarregável de íons de lítio, é fácil ver seu valor. É usado em bilhões de laptops, celulares, ferramentas elétricas e carros. As vendas globais ultrapassam os 45 mil milhões de dólares por ano, a caminho de mais de 100 mil milhões de dólares na próxima década.

E, no entanto, esta invenção transformadora demorou quase duas décadas a sair do laboratório, com inúmeras empresas nos Estados Unidos, na Europa e na Ásia a considerarem a tecnologia, mas ainda assim não conseguiram reconhecer o seu potencial.

A primeira iteração, desenvolvida por M. Stanley Whittingham na Exxon em 1972, não foi longe. Foi fabricado em pequenos volumes pela Exxon, apareceu em uma feira de veículos elétricos em Chicago em 1977 e serviu por um breve período como bateria de célula tipo moeda. Mas então a Exxon desistiu.

Vários cientistas em todo o mundo empreenderam o esforço de investigação, mas durante cerca de 15 anos o sucesso foi ilusório. Só quando o desenvolvimento chegou à empresa certa, no momento certo, é que finalmente iniciou o caminho para o domínio mundial das baterias.

Akira Yoshino, John Goodenough e M. Stanley Whittingham [da esquerda] dividiram o Prêmio Nobel de Química de 2019. Aos 97 anos, Goodenough foi o ganhador mais velho da história dos prêmios Nobel. Jonas Ekstromer/AFP/Getty Images

No início da década de 1970, os cientistas da Exxon previram que a produção global de petróleo atingiria o pico no ano 2000 e depois cairia num declínio constante. Os pesquisadores da empresa foram incentivados a procurar substitutos para o petróleo, buscando qualquer tipo de energia que não envolvesse petróleo.

Whittingham, um jovem químico britânico, juntou-se à busca na Exxon Research and Engineering em Nova Jersey, no outono de 1972. No Natal, ele desenvolveu uma bateria com um cátodo de dissulfeto de titânio e um eletrólito líquido que usava íons de lítio.

A bateria de Whittingham era diferente de tudo o que a precedeu. Funcionou inserindo íons na rede atômica de um material de eletrodo hospedeiro – um processo chamado intercalação. O desempenho da bateria também foi sem precedentes: era recarregável e tinha uma produção de energia muito elevada. Até então, a melhor bateria recarregável era a de níquel-cádmio, que produzia no máximo 1,3 volts. Em contraste, a nova química de Whittingham produziu surpreendentes 2,4 volts.

No inverno de 1973, os gerentes corporativos convocaram Whittingham aos escritórios da empresa em Nova York para comparecer perante um subcomitê do conselho da Exxon. “Fui lá e expliquei – 5 minutos, 10 no máximo”, disse-me Whittingham em janeiro de 2020. “E em uma semana, eles disseram, sim, queriam investir nisso.”

A bateria de Whittingham, a primeira bateria de intercalação de lítio, foi desenvolvida na Exxon em 1972 usando dissulfeto de titânio como cátodo e lítio metálico como ânodo.Johan Jarnestad/Real Academia Sueca de Ciências

Parecia o começo de algo grande. Whittingham publicou um artigo na Science; A Exxon começou a fabricar baterias de lítio tipo moeda, e um fabricante suíço de relógios, Ebauches, usou as células em um relógio de pulso com carregamento solar.

Mas no final da década de 1970, o interesse da Exxon em alternativas petrolíferas tinha diminuído. Além disso, os executivos da empresa achavam que era improvável que o conceito de Whittingham fosse amplamente bem-sucedido. Eles lavaram as mãos em relação ao dissulfeto de titânio e lítio, licenciando a tecnologia para três empresas de baterias – uma na Ásia, uma na Europa e uma nos Estados Unidos.

“Eu entendi a razão para fazer isso”, disse Whittingham. “O mercado simplesmente não seria grande o suficiente. Nossa invenção foi muito cedo.”

Em 1976, John Goodenough [à esquerda] ingressou na Universidade de Oxford, onde chefiou o desenvolvimento do primeiro cátodo de óxido de cobalto e lítio.

Foi a primeira de muitas falsas partidas da bateria recarregável de lítio. John B. Goodenough, da Universidade de Oxford, foi o próximo cientista a pegar o bastão. Goodenough estava familiarizado com o trabalho de Whittingham, em parte porque Whittingham obteve seu doutorado. em Oxford. Mas foi um artigo de 1978 de Whittingham, “Química de Compostos de Intercalação: Hóspedes de Metal em Hospedeiros de Chalcogeneto”, que convenceu Goodenough de que a vanguarda da pesquisa sobre baterias era o lítio. [Goodenough faleceu em 25 de junho, aos 100 anos.]