Químicos americanos, usando o dinheiro da Lamborghini, desenvolveram cátodos orgânicos para as baterias do futuro

Ao longo de vários anos de trabalho a pedido da Lamborghini, os químicos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts criaram um material promissor para cátodos que pode substituir o cobalto das baterias de lítio. As novas baterias economizarão até 70% do custo de produção das baterias de lítio e conterão menos produtos químicos escassos e prejudiciais. Ao mesmo tempo, não serão piores que as baterias convencionais e ainda melhores.

Fonte da imagem: mit

Uma nova promessa vazia, você diz? Havia muitas dessas baterias para contar. Porém, a Lamborghini recebeu a patente da invenção e pretende estudar a questão da produção de baterias promissoras.

Aparentemente, ninguém vai desistir da eletrificação dos transportes. Ao mesmo tempo, os recursos do nosso planeta são limitados e as baterias produzidas com tecnologias modernas, mais cedo ou mais tarde, começarão a sofrer escassez de matérias-primas. Além disso, as matérias-primas estratégicas para a produção de baterias de lítio são extraídas principalmente em zonas de tensão social em África. Em primeiro lugar, trata-se da extracção de cobalto, que também destrói o ambiente em torno das minas.

O uso de cobalto e níquel nos cátodos de baterias contendo lítio permite manter alta capacidade e densidade de energia nas baterias. As repetidas tentativas de substituí-los por outros materiais não tiveram muito sucesso. Pelo menos as coisas não foram além dos projetos de laboratório. Acabou sendo ainda mais difícil substituir esses metais por compostos orgânicos. A alta capacidade das substâncias orgânicas de se dissolverem em eletrólitos restringiu bastante a escolha. Por fim, os polímeros que ligam substâncias orgânicas ocuparam um lugar escasso na composição dos eletrodos das baterias e, com isso, reduziram sua capacidade.

De acordo com a equipe do MIT liderada pelo professor Mircea Dincă, os cientistas conseguiram selecionar para os cátodos das baterias contendo lítio tanto um material orgânico com alta capacidade e capacidade de transporte de corrente, quanto um polímero de ligação orgânica, do qual era necessário muito pouco.

«Penso que este material pode ter um grande impacto porque funciona muito bem”, disse Mircea Dinca. “O desenvolvimento já é competitivo com as tecnologias existentes e poderá reduzir significativamente os custos, o sofrimento e os problemas ambientais associados à mineração dos metais que atualmente são utilizados nas baterias.”

O novo material catódico consiste em múltiplas camadas de bis-tetraamina benzoquinona (TAQ). Em sua organização, essa substância lembra o grafite, material popular na fabricação de eletrodos. Quinonas e aminas estão localizadas dentro das moléculas em forma de anel desta substância. As quinonas acumulam elétrons e as aminas criam fortes ligações de hidrogênio, o que impede que a substância catódica se dissolva no eletrólito.

Os testes deste material mostraram que a sua condutividade e capacidade da bateria são comparáveis ​​às das baterias tradicionais contendo cobalto. Além disso, as baterias catódicas TAQ podem carregar e descarregar mais rapidamente do que as baterias existentes, o que poderia acelerar a velocidade de carregamento dos veículos elétricos.