Os fabricantes de veículos elétricos estão usando o síncrotron Canadian Light Source (CLS) em Saskatoon para desenvolver baterias com vida útil de oito milhões de quilômetros, cerca de 25 vezes a vida média das baterias atualmente em uso.
Os pesquisadores usaram a luz síncrotron ultrabrilhante do acelerador de partículas CLS da Universidade de Saskatchewan para observar microscopicamente o funcionamento interno de uma bateria normal de íons de lítio e da nova bateria de “eletrodo monocristalino”. Tesla Canadá co-financiou a pesquisa.
Quando olharam para dentro, os pesquisadores viram que a bateria do eletrodo monocristalino resistia a rachaduras microscópicas causadas por repetidos ciclos de carga. Essa rachadura degrada a capacidade das baterias EV normais de manter a carga.
Antes do teste, a bateria de eletrodos de cristal único testada no CLS era continuamente carregada e descarregada em laboratório, disse Toby Bond, cientista sênior do CLS que conduziu a pesquisa com o professor Jeff Dahn, da Universidade de Dalhousie.
“Carregamos e descarregamos 24 horas por dia, 7 dias por semana, durante cerca de seis anos”, disse Bond em entrevista à CBC News. “Nós o trouxemos aqui e o examinamos e não vimos absolutamente nenhum sinal de degradação. Isso ocorre após 20.000 ciclos de descarga de carga, o que equivale a dirigir cerca de oito milhões de quilômetros.”
A principal diferença entre as duas baterias está nos eletrodos. Numa bateria padrão, os eletrodos são feitos de partículas 50 vezes menores que a largura de um fio de cabelo, que por sua vez são feitos de cristais ainda menores. A nova bateria é apenas um vidro grande, o que significa que tem uma estrutura mais sólida e resistente aos esforços mecânicos.
O cientista Toby Bond diz que um novo tipo de material de bateria de íons de lítio chamado eletrodo monocristalino pode durar décadas e ser usado em “aplicações de segunda vida”, como armazenamento de energia eólica e solar para a rede elétrica.
Esta é a primeira vez que os cientistas analisam uma bateria de eletrodos de cristal único que funciona continuamente por tanto tempo, disse Bond.
“O que fazemos é realizar tomografias computadorizadas, que são como uma espécie de raio-x 3D que você pode obter no hospital”, disse Bond. “Podemos fazer isso em nível microscópico com uma bateria sem desmontá-la… Na verdade, podemos observar características muito menores do que um fio de cabelo humano dentro da bateria, mesmo sem desmontá-la.”
Os fabricantes de veículos elétricos estão interessados em desenvolver baterias com vida útil mais longa. As baterias padrão atuais duram entre 10 e 20 anos, ou entre 160.000 e 320.000 quilômetros, antes de serem substituídas.
Bond disse que o novo tipo de bateria pode durar mais do que a maioria das outras peças de um veículo elétrico e que menos substituições de bateria significam redução da pegada de carbono de um veículo. Há também potencial para usos secundários, como armazenamento de energia eólica e solar na rede.
Bond disse que essas novas baterias já estão em produção comercial e espera que sejam usadas com mais frequência nos próximos anos.
O síncrotron usa luz brilhante para ajudar os pesquisadores a observar o interior dos objetos com um nível de detalhe que não é possível com um raio X tradicional ou um microscópio de alta potência.
