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Mar 15, 2024

A promessa de um lítio

Impulsionando a mudança De baixo custo e alta densidade, uma bateria de lítio-enxofre poderia alimentar o futuro dos transportes – se algum dia chegar ao mercado. Por Katie Fehrenbacher 7 de março de 2023 Lyten, residente na Califórnia

Impulsionando a mudança

De baixo custo e alta densidade, uma bateria de lítio-enxofre poderia alimentar o futuro dos transportes – se algum dia chegar ao mercado.

Por Katie Fehrenbacher

7 de março de 2023

Lyten, uma startup com sede na Califórnia, está desenvolvendo uma bateria de lítio-enxofre. Empresas e cientistas estão lutando para decifrar o código de uma bateria inovadora que poderá ser a próxima na fila depois do íon de lítio. Imagem via Shutterstock/T. Schneider

O elemento enxofre é barato e abundante. Há tanto na Terra que grandes pilhas amarelas desse material geralmente ficam fora das refinarias de combustíveis fósseis depois de terem sido despojados de petróleo e gás natural.

Mas os electroquímicos – cientistas que investigam como as reacções químicas criam electricidade – há muito que consideram o enxofre uma perspectiva tentadora para um incrível armazenamento de energia. Isto porque a combinação de lítio e enxofre tem o potencial de produzir uma bateria extraordinária que poderia armazenar mais energia e ser fabricada de forma mais barata do que as baterias de iões de lítio utilizadas hoje em computadores portáteis e veículos eléctricos.

Uma bateria comercial de lítio-enxofre poderia tornar a "eletrificação algo abundante", onde "é fácil eletrificar tudo", disse Celina Mikolajczak, diretora de tecnologia de baterias da startup Lyten, no Bloomberg New Energy Finance Summit, em São Francisco, em janeiro. Lyten está desenvolvendo uma bateria de lítio-enxofre.

As atuais baterias de íons de lítio são prejudicadas pelo fornecimento limitado de níquel. O cobalto, outro ingrediente-chave nas actuais baterias de iões de lítio, é largamente extraído na República Democrática do Congo, onde as minas de cobalto estão afectadas por questões de direitos humanos. A ideia é que a abundância de enxofre e o baixo custo poderiam tornar uma bateria de lítio-enxofre muito mais barata e menos dependente de regiões problemáticas do que a atual bateria de iões de lítio, que custa cerca de 150 dólares por quilowatt-hora.

Ao mesmo tempo, o uso de enxofre em uma bateria poderia fornecer uma densidade de energia teórica superalta, ou quantidade de energia que a bateria pode reter com uma única carga. Os EVs de hoje podem percorrer cerca de 300 milhas por carga, mas uma bateria de lítio-enxofre poderia potencialmente dobrar esse alcance – ou criar um EV com metade do peso do equivalente movido a íons de lítio.

Pelo menos essas são as grandes esperanças. As baterias de lítio-enxofre ainda estão confinadas aos laboratórios de pesquisa.

Mas à medida que o dinheiro flui para um sector emergente de baterias nos EUA a partir da Lei de Redução da Inflação, as empresas e os cientistas lutam para decifrar o código e desenvolver uma bateria inovadora que possa ser a próxima na fila depois do ião de lítio. Em jogo está uma tecnologia que poderia potencialmente acelerar tanto os VE como o armazenamento de energia limpa.

A grande questão é se uma empresa pode desenvolver e fabricar uma bateria de lítio-enxofre que funcione conforme anunciado quando fabricada em grandes volumes. Embora startups, pesquisadores e grandes empresas de baterias estejam trabalhando na química, nenhuma bateria de lítio-enxofre é fabricada comercialmente em grande escala.

"O enxofre é indisciplinado. O lítio é indisciplinado. Quando você junta esses dois elementos, obtém uma química com a qual é realmente difícil trabalhar", disse Mikolajczak na cúpula da BNEF. "Há uma razão pela qual esta química não tem sido explorada há muito tempo."

Um problema é que o enxofre, usado como cátodo da bateria de lítio-enxofre, passa por uma mudança de fase à medida que é carregado e descarregado. Ele passa do sólido para o líquido e volta ao sólido novamente. Isso torna tudo realmente “exigente”, disse Mikolajczak. "É doloroso trabalhar com isso. Faz sua cabeça explodir."

As primeiras tentativas de baterias de lítio-enxofre viram o composto de enxofre se dissolver no eletrólito, o meio (geralmente líquido) através do qual os íons são carregados e descarregados.

Muitas tentativas de desenvolver baterias de lítio-enxofre resultaram em baterias de baixo funcionamento que desenvolvem dendritos, pequenas estruturas metálicas que podem se formar durante o processo de carregamento. Os dendritos causam curto-circuito e falha da bateria, e as baterias de lítio-enxofre têm problemas para manter ciclos de carga elevados.