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Pesquisa estuda mais energia e vida longa para veículos elétricos

Publicado em 18 janeiro 2021

Uma série de pesquisas com baterias e supercapacitores tem sido pensada para melhorar as tecnologias de supercapacitores. A ideia é aprimorar o armazenamento de energia e promover um maior potencial de recarga e vida útil.

O Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE), envolvido nos estudos, é constituído pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pela Shell, com sede na Universidade de Campinas (Unicamp), em São Paulo. Dois artigos publicados recentemente pelo grupo de pesquisadores no portal Science Direct apontam os avanços do grupo.

Estudo sobre baterias

Bicicleta elétrica com recarga de 3 minutos e autonomia de 2 quilômetros, movida totalmente por um banco de supercapacitores comerciais. (Fonte: Agência Fapesp)

O primeiro artigo — intitulado Radially ordered carbon nanotubes performance for Li-O2 batteries: pre-treatment influence on capacity and discharge products (Desempenho de nanotubos de carbono ordenados radialmente para baterias de Li-O2: influência do pré-tratamento na capacidade e produtos de descarga) — mostra que é fundamental a funcionalização de superfície para melhorar as características das baterias.

Segundo Gustavo Doubek, um dos pesquisadores associados da Divisão para Armazenamento de Energia Avançado do CINE, o artigo apresenta um novo eletrodo para bateria de lítio-oxigênio (Li-O2) baseado em nanotubos de carbono de paredes múltiplas.

Os pesquisadores mostraram que é possível fazer uso da elevada área superficial dos nanotubos de carbono, com excelente estabilidade eletroquímica, para absorção de O2 e formação de LiO e LiO2, agentes fundamentais para armazenamento de carga em baterias de Li-O2.

Pseudocapacitores

O segundo estudo — denominado Niobium pentoxide nanoparticles at multi-walled carbon nanotubes and activated carbon composite material as electrodes for electrochemical capacitors (Nanopartículas de pentóxido de nióbio em nanotubos de carbono de paredes múltiplas e material composto de carbono ativado como eletrodos para capacitores eletroquímicos) — fala dos “pseudocapacitores”, os quais são capacitores que utilizam vantagens de processos faradaicos, como as baterias.

Os processos faradaicos são aqueles que envolvem a transferência direta de elétrons, mediante reação de oxidação em um dos eletrodos e reação de redução no outro. O pesquisador Hudson Giovani Zanin afirmou: “a ideia foi combinar eletrodos de elevadíssima área superficial de carvão ativado para armazenamento eletrostático com pentóxido de nióbio, que pode tanto oxidar quanto reduzir”.

Com o objetivo de melhorar a interface academia-indústria, a divisão está inaugurando a primeira unidade-piloto de produção de supercapacitores da América Latina, na qual serão produzidos inicialmente supercapacitores e, na sequência, baterias de lítio-íon, lítio-enxofre e sódio-íon.

Segundo Zanin, todas as células são feitas primeiro em pequena escala, em pastilhas do tamanho de uma moeda de R$ 1. Por meio delas, são analisadas as mudanças que ocorrem no eletrodo e no eletrólito à medida que vão carregando e descarregando. “Esses testes iniciais nos possibilitam entender os processos de armazenamento, fazer melhorias e corrigir eventuais falhas”, explicou o professor.

Após consolidar as melhores configurações, as células são expandidas para dispositivos retangulares, de 5 cm por 7 cm, semelhantes a telefones celulares. “A ideia é chegar a desenvolver sistemas que possam ser aplicados a veículos elétricos, associando diversas dessas células”, ele completou.

Fonte: Agência Fapesp