Inovação japonesa em bateriasUm gel que promete revolucionar as baterias de lítio

O Instituto de Ciência de Tóquio desenvolveu um inovador eletrólito quase sólido que poderia transformar a segurança, o desempenho e a sustentabilidade das baterias de íon lítio. Este material, batizado como 3D-SLISE (3D-Slime Interface Quasi-Solid Electrolyte), propõe uma solução para problemas históricos desse tipo de acumuladores, como o risco de inflamabilidade, os altos custos de produção e as dificuldades para seu reciclagem.

As baterias de íon lítio são utilizadas em tudo, desde telefones móveis até carros elétricos, mas sua dependência de solventes orgânicos inflamáveis, processos de fabricação intensivos em energia e métodos de reciclagem pouco eficientes geraram importantes preocupações em matéria de segurança, custo e meio ambiente.

Carga rápida e produção mais limpa

A equipe liderada pelo professor Yosuke Shiratori e pelo professor associado Shintaro Yasui, do Instituto de Pesquisa de Energia Zero Carbono, criou uma matriz de borato e água combinada com tetraborato de lítio amorfo, sal de lítio e carboximetilcelulose. O resultado é uma interface viscosa que permite o movimento tridimensional dos íons de lítio, melhorando a condução iônica e a versatilidade do sistema.

Foram desenvolvidas duas variantes: a Tipo E, que se mistura com óxido de cobalto de lítio para o cátodo e titanato de lítio para o ânodo, e a Tipo S, utilizada como camada quase sólida entre eletrodos.

Com elas foram fabricadas baterias de 2,35 volts capazes de carregar ou descarregar em apenas 20 minutos, mantendo seu desempenho após 400 ciclos à temperatura ambiente. A condutividade iônica atinge 2,5 mS/cm com uma baixa energia de ativação de 0,25 eV, o que permite operar de forma eficiente em condições ambientais.

Um dos pontos mais notáveis é que o processo de fabricação não requer salas secas, caixas de luvas nem tratamentos a alta temperatura. As misturas secam de forma natural à temperatura ambiente, o que reduz custos, consumo energético e pegada de carbono. Essa abordagem abre a porta para uma produção industrial mais escalável e sustentável.

Reciclagem direta e sem químicos agressivos

A composição à base de água do 3D-SLISE oferece outra vantagem chave: uma reciclagem direta e simples. Por não conter aglutinantes de fluoruro de polivinilideno nem solventes tóxicos, basta mergulhar os eletrodos em água para separar e recuperar os materiais ativos. Isso permite reclamar metais valiosos como o cobalto sem necessidade de tratamentos químicos agressivos nem processos de alto consumo energético.

Essa simplicidade poderia ajudar a enfrentar o crescente problema dos resíduos de baterias ao final de sua vida útil, promovendo uma economia circular na qual os materiais são reutilizados em vez de descartados. Segundo Yasui, a tecnologia tem potencial para ser aplicada não apenas em dispositivos portáteis e sistemas de armazenamento estacionário, mas também em carros elétricos.

A combinação de segurança, reciclabilidade e baixo impacto ambiental coloca o 3D-SLISE como um promissor caminho para um armazenamento de energia mais limpo, sem sacrificar desempenho.

Fuente: ISCTFotos: ISCT