Apesar de actualmente serem o método mais prático e eficaz de armazenamento e fornecimento de energia eléctrica, as baterias de iões de lítio estão a chegar ao limite do que é possível fazer com esta tecnologia. Por isso, várias equipas de cientistas de todo o mundo estão a tentar encontrar métodos e materiais alternativos para fazer o mesmo que as baterias de iões de lítio. Já há algumas alternativas, mas ainda não estão prontas para substituir a tecnologia actual. Mas a baterias actuais ainda podem ter mais uma hipótese com um novo método de carregamento que promete um funcionamento melhor durante mais tempo.
Uma equipa de cientistas do Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) e da Universidade Humboldt de Berlim desenvolveu uma solução de carregamento alternativa, que pode fazer com que as baterias de iões de lítio durem muito mais tempo. O estudo publicado por esta equipa mostra que, com a alteração da forma como carregador fornece energia à bateria, as baterias conseguem reter mais energia, mesmo depois de centenas ciclos de carga e descarga.
As baterias de iões de lítio usadas em todos os tipos de dispositivos, de telemóveis a veículos eléctricos, são muito compactas e robustas. No entanto, a capacidade de reter energia vai-se degradando à medida que são carregadas e descarregadas continuamente. As melhores baterias, disponíveis actualmente, usam eléctrodos feitos com um material chamado NMC532 e grafite e têm um tempo de vida esperado de até 8 anos.
O carregamento convencional usa uma fonte de energia que fornece uma corrente eléctrica constante à bateria. No estudo analisou-se o que acontece quando se usa exclusivamente corrente constante nos carregamento e descobriu-se que Interface de Electrólito Sólido no ânodo (SEI, Solid Electrolyte Interface) fica significativamente mais espessa, também foram detectadas fendas nas estruturas dos eléctrodos de NMC532 e de grafite.
A SEI é uma camada sólida que se desenvolve dentro de uma bateria de iões de lítio, à medida que se usa. A formação desta camada sólida bloqueia a passagem entre o electrólito e os eléctrodos, afectando fortemente o desempenho da bateria. É formada principalmente a partir de produtos de decomposição do electrólito.
A presença de uma SEI mais espessa e das fendas resulta numa perda de capacidade de armazenamento de energia das baterias de iões. Por isso, os cientistas desenvolverem um protocolo de carregamento que usa corrente eléctrica pulsada em vez de uma corrente constante. Depois de carregar as baterias usando este método, a equipa descobriu que a SEI era substancialmente mais fina e que os materiais dos eléctrodos sofreram menos alterações estruturais.
A equipa de pesquisa usou dois dos maiores aceleradores de partículas europeus, os BESSY II e PETRA III, nesta experiência e descobriram que o carregamento através de corrente pulsada promove uma “distribuição homogénea” dos iões de lítio na grafite, o que reduz o esforço mecânico e os danos no material. Este método também minimiza a degradação estrutural no cátodo de NMC532.
De acordo com o estudo, os melhores resultados podem ser obtidos através da utilização de corrente pulsada de alta frequência com uma onda quadrada. Os testes mostram que este novo método pode duplicar o tempo de vida útil de uma bateria de iões de lítio como uma capacidade de retenção de energia de 80%.
