Nióbio em vez de lítio revoluciona e se torna solução para aumentar a capacidade e a vida útil das baterias dos carros elétricos

Flavia Marinho
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08-08-2021 13:16:18
em Indústria e Construção Civil
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Nióbio o coringa da indústria do futuro e abundante no Brasil, se torna solução dos carros elétricos e junto com o grafeno vai revolucionar o destino da tecnologia

Componente fundamental nos carros elétricos e, portanto, os mais caros de todos, as baterias são responsáveis por marcar a autonomia desses modelos, mas não são perfeitas: sua capacidade está diminuindo com o passar do tempo encurtando sua vida útil e o nióbio, um material tão abundante no Brasil, que junto com o grafeno promete revolucionar o destino da humanidade, não perderia o posto de protagonista e se torna a solução no lugar do lítio para conservar a capacidade das baterias usadas pelos carros elétricos.

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As baterias de carros elétricos (bem como as de qualquer dispositivo eletrônico) eles perdem um pouco de sua capacidade energética antes de fazermos a primeira recarga. Como explica o Laboratório Nacional de Oak Ridge, as razões para isso são encontradas na degradação sofrida por sua química e nas impurezas que são criadas no primeiro ciclo de carga e descarga. Confira abaixo o vídeo.

Entenda a composição das baterias de lítio

Para resolver essa desvantagem, Stanley Whittingham começou a trabalhar. Este é o químico que inventou as baterias de lítio no final dos anos 70: uma conquista pela qual foi premiado com o Prêmio Nobel em sua especialidade em 2019. Agora ele liderou um grupo de pesquisadores, que encontraram uma maneira de parar essa degradação que afeta a capacidade das baterias de carros elétricos e, portanto, sua vida útil: um revestimento que protege as células dessa perda.

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Antes de explicar sua descoberta é necessário entender, minimamente, a composição das baterias de lítio. Estes têm cátodos feitos com camadas alternadas de lítio e óxido de materiais que são ricos em níquel. Este metal é usado porque gera maior densidade energética e maior capacidade de armazenamento… a um preço mais baixo, pois é mais barato do que outros materiais.

No entanto, nem tudo são vantagens: níquel em cátodos é instável. Isso faz com que ele reaja facilmente gerando uma série de impurezas que cobrem a superfície do cátodo e reduzem a capacidade de armazenamento em 10-18%… no primeiro ciclo de carga e descarga da bateria. Não é a única coisa que contribui para esse declínio: o níquel também pode gerar instabilidade dentro da estrutura catódia, algo que diminui a capacidade nos longos períodos de carga e descarga.

Capacidade aumentada graças ao óxido de nióbio

Stanley Whittingham encontrou-se com este cenário e tem trabalhado nele com uma série de estudos de difração executados com raios-X e nêutrons. Este tem sido o ponto de partida para chegar a um tratamento químico experimental no qual os cátodos esquecem do lítio para usar óxido de nióbio.

Os átomos deste elemento químico têm a capacidade de estabilizar a superfície e, consequentemente, reduzir as perdas que ocorrem desde o primeiro ciclo. Algo que eles alcançam à medida que a temperatura sobe e levam os átomos de manganês para o cátodo para melhorar sua capacidade de retenção a longo prazo.

Traduzindo essa teoria em prática e aplicando-a aos carros elétricos: ao reduzir as perdas do primeiro ciclo de carregamento e descarga, a bateria melhora sua capacidade de longo prazo, assim, sua vida útil.

Algo que Stanley Whittingham e sua equipe já foram capazes de verificar, com este tratamento químico eles conseguiram reduzir a perda de capacidade durante o primeiro ciclo de carregamento e descarga, o que se traduz em melhor desempenho da bateria a longo prazo. No nível laboratorial, e após 250 ciclos de carga e descarga, a retenção de capacidade foi de 93,2%.

Agora, graças a este avanço, eles querem desenvolver células de bateria de metal de lítio de última geração que entregam até 500 Wh por quilograma, em vez dos 220 Wh que temos na média atual.

Com o desenvolvimento dessas células, a vida útil das baterias incluídas em veículos elétricos poderia ser estendida para torná-las, desde a primeira carga, muito mais duráveis.

Brasil ganha a primeira e maior fábrica de produção de grafeno da América do Sul, capaz de produzir até 5000 Kg por ano, que junto com o nióbio vai revolucionar o destino da humanidade

Brasil conta com 1/3 das reservas de grafite (ou grafita) e aproximadamente 97% do Nióbio, que casado com o grafeno irá revolucionar o destino da humanidade. A inauguração da primeira e maior fábrica de produção de grafeno em escala industrial da América do Sul, que aconteceu no dia 09 de julho, contou com a presença do presidente da República, Jair Bolsonaro, o ministro-chefe da Casa Civil, Luiz Eduardo Ramos, e o ministro da Ciência, Tecnologia e Inovações, Marcos Pontes. A unidade terá capacidade de produzir até cinco mil quilos de alta qualidade por ano.

Em seu discurso, o presidente Jair Bolsonaro destacou o potencial brasileiro: “Temos uma pátria abençoada. Voltando à tabela periódica, temos toda ela aqui no Brasil. Inclusive naquilo que é raro. Temos aí por volta de 1/3 das reservas de grafite, ou grafita, em vários estados. Temos, aproximadamente, 97% do Nióbio, que casado com grafeno, realmente vão revolucionar o destino da humanidade”, disse.

Sobre o grafeno

O Grafeno é um material reconhecido mundialmente por suas incríveis propriedades físicas, como alta resistência mecânica, leveza, maleabilidade e alta condutividade térmica e elétrica. O Brasil é o terceiro maior fornecedor mundial do mineral grafita e possui a segunda maior reserva mundial desse material que é a principal matéria prima para o Grafeno. Estima-se que esse mercado movimentará, em 5 anos, mais de 3 bilhões de dólares.

Entre os produtos que utilizam essa matéria-prima estão coletes à prova de bala, tintas anticorrosivas, autolimpantes e antibacterianas, tecidos, capacetes para motoqueiros, vergalhões para a construção civil, baterias, entre outros.

A Casa Civil acompanha as políticas para materiais avançados para promover a harmonização e regulamentação deste tema com as várias ações setoriais conduzidas pelos demais ministérios.

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Flavia Marinho
Engenheira de Produção pós graduada em Engenharia Elétrica e Automação. Experiente na indústria de construção naval onshore e offshore. Entre em contato para sugestão de pauta, divulgação de vagas de emprego ou proposta de publicidade em nosso portal.
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