Page 13 - Revista EAA - Edição 84

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Tecnologias de baterias de íons

de lítio para veículos elétricos

Há uma corrida mundial para o desenvolvimento de materiais
para aumentar a vida útil, a autonomia e a segurança e
diminuir os custos das baterias. O que o futuro nos reserva?
Maria de Fátima N.C. Rosolem e Raul F. Beck – CPQD

Impulsionados por mercados como a China,
Europa e EUA, o carro elétrico já é realidade
e todas projeções apontam para um contínuo
crescimento dessa tecnologia. Um ponto cru-
cial do veículo elétrico é a fonte de energia
elétrica, hoje suprida por meio de baterias. Há
uma corrida mundial no aperfeiçoamento das
baterias, bem como no desenvolvimento de no-
vas tecnologias, buscando o aumento da den-
sidade de energia (autonomia), da segurança,
redução de custo e uso de materiais com bai-
xo impacto ambiental. Dentre as tecnologias
disponíveis comercialmente, a bateria de íons
de lítio (lithium-ion battery) se destaca devido
à sua elevada densidade de energia e de po-
tência.1 Essas baterias apresentam vantagens
fundamentais sobre outras químicas – o lítio é
o terceiro elemento mais leve e apresenta ele-
vada eletropositividade, permitindo que células Eletrodo positivo Figura 1.
à base de lítio apresentem elevada tensão nos O eletrodo positivo da célula de íons de lítio Representação
polos. Esses fatores permitem que tais baterias é constituído por materiais com propriedades da célula de íons
apresentem elevada capacidade gravimétrica e de intercalação, onde os íons de lítio podem se de lítio
volumétrica e, consequentemente, elevada den- difundir para dentro da estrutura cristalina do
sidade de energia. material, bem como sair dessa estrutura.
Os materiais mais utilizados e presentes nas
Bateria de íons de lítio células comerciais são óxido de cobalto (LCO),
Tipicamente uma célula básica de íons de lítio fosfato de ferro (LFP), óxido de níquel-manga-
consiste em um ânodo (eletrodo negativo) e um nês e cobalto (NMC), óxido de níquel-cobalto e
cátodo (eletrodo positivo) conectados por um alumínio (NCA) e óxido de manganês (LMO).
eletrólito que contém íons de lítio. Os eletrodos Geralmente a seleção do material é baseada no
são isolados eletricamente entre si por um sepa- requisito de desempenho desejado da bateria,
rador, tipicamente uma membrana polimérica, tais como densidade de energia, densidade de
que permite a troca dos íons de lítio entre os potência, vida cíclica, segurança e custo.3
dois eletrodos. Adicionalmente, eletrólitos líqui-
dos, poliméricos, gel e cerâmicos vêm sendo ex- Eletrodo negativo
plorados para uso em células de íons de lítio. A O carbono e o titanato de lítio são os principais
figura 1 ilustra a operação básica de uma típica tipos de eletrodos negativos utilizados nas célu-
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célula de íons de lítio. las de íons de lítio. Novos tipos de ânodos estão

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