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Inovação sustentável pode acelerar desenvolvimento de baterias mais duráveis, leves e com maior densidade energética
Pesquisadores da Universidade Estadual de Washington descobriram uma forma inusitada de melhorar o desempenho de baterias de lítio-enxofre. Utilizando proteína de milho em um componente da bateria, a equipe conseguiu aumentar significativamente sua durabilidade e eficiência.
A inovação pode ajudar a expandir o uso dessas baterias em veículos elétricos, armazenamento de energia renovável e outras aplicações.
Mais leve e mais ecológica
As baterias de lítio-enxofre são vistas como promissoras porque conseguem armazenar mais energia com menos peso. Isso significa que, na prática, veículos elétricos poderiam usar baterias menores e mais leves. Além disso, essas baterias são mais ecológicas. Elas utilizam enxofre no cátodo, um material barato, abundante e não tóxico.
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Já as baterias de íons de lítio, comuns hoje em dia, usam óxidos metálicos e metais pesados, como cobalto e níquel, que são tóxicos e caros. Portanto, o uso do enxofre representa uma opção mais limpa e sustentável.
Problemas que atrapalham o uso
Apesar das vantagens, as baterias de lítio-enxofre enfrentam desafios técnicos. Um deles é o chamado “efeito vaivém”, que ocorre quando o enxofre escapa para a parte líquida da bateria e acaba migrando para o lado do lítio. Esse processo reduz a vida útil da bateria.
Outro problema são os “dendritos”, picos metálicos que se formam no lado do lítio. Eles podem causar curtos-circuitos e comprometer a segurança do dispositivo. Por conta desses dois fatores, o uso comercial dessas baterias ainda é limitado.
A solução com proteína de milho
Para enfrentar esses problemas, os cientistas desenvolveram uma barreira protetora no separador da bateria, feita com proteína de milho combinada com um plástico comum. Essa barreira ajudou a evitar tanto o efeito vaivém quanto a formação dos dendritos.
Os testes foram feitos em baterias do tipo botão. Segundo o estudo, elas conseguiram manter sua carga por mais de 500 ciclos, representando uma melhoria importante em relação às versões sem a proteína de milho.
“A proteína do milho é um bom material para baterias porque é natural, abundante e sustentável”, explicou Jin Liu, professor da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais da universidade e autor do artigo.
Como funciona na prática
As proteínas são formadas por aminoácidos, que interagem com os materiais internos da bateria. Essas interações ajudam no movimento dos íons de lítio e reduzem o efeito vaivém. Porém, a proteína tem uma estrutura dobrada naturalmente, o que pode atrapalhar seu desempenho.
Para resolver isso, os pesquisadores adicionaram uma pequena quantidade de plástico flexível. Isso ajudou a “abrir” a estrutura da proteína, melhorando a eficiência do separador.
“A primeira coisa que precisamos pensar é como abrir a proteína, para que possamos usar essas interações e manipulá-la”, afirmou Liu.
Próximos passos da pesquisa
O estudo foi publicado no Journal of Power Sources e contou com a liderança dos alunos de pós-graduação Ying Guo, Pedaballi Sireesha e Chenxu Wang. Os pesquisadores também realizaram experimentos e simulações para testar a eficácia da nova solução.
Agora, eles querem aprofundar os estudos sobre como exatamente a proteína interage com a bateria. O objetivo é descobrir quais aminoácidos são mais eficientes e como a estrutura pode ser otimizada.
“Uma proteína é uma estrutura muito complexa”, disse Katie Zhong, professora da mesma escola e coautora do estudo. “Precisamos realizar mais simulações para identificar quais partes da proteína funcionam melhor para lidar com o efeito vaivém e os dendritos.”
A equipe também pretende fazer parcerias com empresas para testar baterias maiores e desenvolver métodos de produção em escala. Se bem-sucedida, a aplicação do milho pode se tornar parte do futuro das baterias mais limpas e duráveis.
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