Os cientistas chineses resolvem o problema do "medo do frio" das baterias de lítio, esperando que a autonomia dos veículos elétricos ultrapasse 1000 quilómetros

Futuro, a autonomia de milhares de quilômetros para veículos elétricos pode deixar de ser um sonho. Em 19 de março, uma boa notícia veio do Instituto de Tecnologia Espacial de Xangai, do Grupo de Ciência e Tecnologia Espacial da China: uma equipe conjunta composta por pesquisadores do Instituto 811 de Xangai e da Universidade de Nankai publicou na revista científica de renome internacional “Nature” uma grande inovação no campo das baterias de lítio.

A equipe conseguiu desenvolver um novo eletrólito de hidrofluorocarbono, que não só aumentou exponencialmente a densidade de energia das baterias de lítio, como também resolveu de forma definitiva o problema de funcionamento das baterias em baixas temperaturas. Isso significa que, no futuro, os veículos elétricos poderão percorrer facilmente mais de 1000 km com uma única carga, e até mesmo em ambientes extremamente frios de -70°C, continuarão operando normalmente.

A equipe conjunta do Instituto 811 de Xangai e da Universidade de Nankai publicou na revista “Nature” uma grande inovação no campo das baterias de lítio.

Por muito tempo, embora as baterias de lítio tenham se popularizado, elas sempre foram limitadas por duas grandes desvantagens: o medo do frio e a baixa capacidade de armazenamento de energia.

O pesquisador Li Yong, do Instituto 811 de Xangai, explicou que as principais baterias de lítio disponíveis no mercado atualmente possuem uma densidade de energia de cerca de 300 Wh/kg a temperatura ambiente. No entanto, quando a temperatura ambiente cai para -20°C, seu desempenho é drasticamente reduzido, com a densidade de energia caindo para abaixo de 150 Wh/kg. Essa é a razão fundamental pela qual os veículos elétricos perdem autonomia no inverno e os celulares desligam-se automaticamente ao ar livre.

No entanto, esse mais recente avanço elevou a densidade de energia das baterias a mais de 700 Wh/kg em temperatura ambiente, e mesmo em -50°C, seu desempenho ainda pode atingir cerca de 400 Wh/kg, muito acima do nível atual de baterias em condições normais.

Simplificando, para a mesma quantidade de bateria, a nova tecnologia oferece de duas a três vezes mais capacidade de armazenamento. Para o consumidor comum, a consequência mais visível será a autonomia dos veículos elétricos saltar de cinco ou seis centenas de quilômetros para 1000 km ou mais, eliminando a ansiedade de ficar sem carga.

O segredo dessa inovação está na revolução no eletrólito — o “sangue” da bateria. O eletrólito é a passagem que conecta os polos positivo e negativo da bateria, responsável pelo transporte de cargas elétricas. Os eletrólitos tradicionais dependem principalmente de oxigênio e nitrogênio, que dissolvem sais de lítio, mas essa via não é suficientemente ampla ou eficiente, limitando a transmissão de carga e causando baixa capacidade e vulnerabilidade ao frio.

A equipe de pesquisa adotou uma abordagem inovadora, focando no elemento fluor, que está no mesmo período da tabela periódica do oxigênio. Enfrentando a barreira técnica de que o fluor é difícil de dissolver sais de lítio, o grupo, após anos de pesquisa, conseguiu sintetizar um novo solvente contendo monofluorocicloalcanos.

Esse novo eletrólito funciona como uma rodovia de alta velocidade aprimorada, mais suave e estável, aumentando significativamente a velocidade de movimento dos íons em baixas temperaturas, garantindo que a bateria mantenha potência mesmo em condições de frio extremo.

Dados experimentais mostram que as baterias que utilizam essa tecnologia podem operar normalmente a -70°C, uma performance suficiente para suportar condições severas de expedições na Antártida ou missões de exploração do espaço profundo.

Na pesquisa, o Instituto 811 de Xangai desempenhou papel fundamental, sendo responsável por toda a cadeia de desenvolvimento, desde a otimização do eletrólito, o design da bateria até a validação em condições reais de uso, demonstrando a força tecnológica do nosso país na área de fontes de energia avançadas.

Li Yong afirmou que o significado dessa tecnologia vai muito além dos dados de laboratório, trazendo mudanças disruptivas para diversos setores. No campo de alta tecnologia, ela proporcionará maior autonomia e capacidade de carga para espaçonaves, drones e robôs inteligentes em ambientes extremamente frios; na vida cotidiana, resolverá obstáculos de desempenho em baterias de próxima geração para veículos elétricos e celulares, possibilitando avanços na autonomia de veículos elétricos e na duração de bateria de celulares em baixas temperaturas, além de solucionar problemas de capacidade de armazenamento e adaptação térmica, abrindo caminho para um futuro energético mais potente e seguro.