Baterias de lítio menores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/09/2001

Pesquisas no laboratório Sandia, do Departamento de Energia do governo norte-americano, poderão resultar em baterias à base de lítio menores e com maior vida útil, impactando diretamente em aplicações como computadores portáteis e de mão e veículos elétricos.

A pesquisa combina uma nova mistura de metais para criar o catodo da bateria de lítio, a porção tida como determinante da eficácia da bateria. Já foram testadas combinações em diversas proporções de lítio com manganês, cobalto, níquel, cromo e alumínio; os cientistas divulgaram uma nota dizendo-se animados com os recentes progressos e considerando estarem muito próximos de uma mistura "adequada". O objetivo é prover um substituto eficaz em termos de preço e qualidade para as baterias chumbo-ácidas.

Uma bateria consiste de três elementos básicos: um catodo e um anodo, separados por um eletrólito. Baterias de lítio usam materiais como o grafite para o anodo e óxido de lítio-cobalto para o catodo, evitando-se assim o uso do lítio metálico. O eletrólito é uma mistura de sais de lítio. Reações eletroquímicas entre os eletrodos produzem uma corrente elétrica que serve para alimentar um circuito externo. Em baterias recarregáveis, durante o processo de carga e descarga, os íons de lítio ficam indo e vindo entre o catodo e o anodo, como se estivessem em uma gangorra.

O uso das baterias de lítio é atualmente limitado a pequenos aparelhos devido ao alto custo e a questões de segurança. O óxido de cobalto-lítio é extremamente caro além de exigir cuidados especiais quanto ao meio-ambiente, quando a bateria chega ao fim de sua vida útil e deve ser descartada.

O manganato de lítio, ao contrário, é quase tão inerte quanto a areia, tendo pouquíssimo impacto ambiental, ao contrário das baterias de chumbo. Além disso, elas podem ser recarregadas, significando uma vida útil muito maior. Além disso, baterias de lítio são muito mais leves, sendo portanto, ideais para aplicações portáteis. Essa é a razão por quê os cientistas acreditam que o "pulo-do-gato" das baterias de lítio está em se encontrar uma combinação adequada para seu catodo.

O processo descoberto nos Laboratórios Sandia consiste em várias etapas: primeiro, dissolve-se o material candidato à mistura em metanol. A solução é seca a vácuo, num forno a 200º C, durante 24 horas. Em um forno circular, a mistura é mantida durante outras 24 horas, a 800ºC, num ambiente rico em oxigênio. O resultado é então uma mistura fina e homogênea.

Certamente que esse processo não é feito num esquema de tentativa e erro. Modelos computadorizados prevêem a integridade estrutural do material resultante, antes que os metais candidatos sejam misturados e submetidos ao processamento.

As experiências mostram que cobalto, níquel, manganês e alguns outros metais de transição permitem as melhores combinações. A introdução do níquel para substituir uma parte do cobalto irá reduzir o custo final da bateria, enquanto é mantida a alta capacidade de geração de corrente. O manganês permite maior flexibilidade na distribuição da carga e também irá reduzir os custos ao substituir o cobalto. Outra vantagem do uso do manganês é que ele é um material que causa muito menores danos ao meio-ambiente, em comparação aos demais utilizados hoje.