Nobel de Química premia descoberta das baterias de lítio

Com informações da Fundação Nobel - 09/10/2019

Cada um dos pesquisadores levará um terço do prêmio.
[Imagem: Niklas Elmedhed/Nobel Media]

Nobel para as baterias de lítio

John B. Goodenough (Universidade do Texas em Austin, EUA), M. Stanley Whittingham (Universidade de Binghamton e Universidade Estadual de Nova York, EUA) e Akira Yoshino (Universidade de Meijo, Japão) foram agraciados com o Prêmio Nobel de Química de 2019 "pelo desenvolvimento das baterias de íons de lítio".

As baterias de íons de lítio são usadas em todo o mundo para alimentar os aparelhos eletrônicos portáteis que usamos para comunicar, trabalhar, estudar, ouvir música e buscar conhecimento. Elas também permitiram o desenvolvimento de carros elétricos com maior autonomia e o armazenamento de energia de fontes renováveis, como energia solar e energia eólica.

Embora já existissem baterias químicas na Antiguidade, e a invenção das baterias modernas seja creditada a Alessandro Volta, em 1800, os fundamentos das baterias de íons de lítio foi lançada durante a crise do petróleo, na década de 1970.

Bateria de Whittingham.
[Imagem: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences]

Bateria de Whittingham

Stanley Whittingham trabalhou no desenvolvimento de métodos que poderiam levar a tecnologias de energia sem combustíveis fósseis. Ele começou pesquisando supercondutores e descobriu um material extremamente rico em energia, que ele usou para criar um catodo inovador em uma bateria de lítio. Isso foi feito a partir do dissulfeto de titânio que, em nível molecular, possui espaços que podem abrigar - intercalar - íons de lítio.

O anodo da bateria era parcialmente feito de lítio metálico, que possui um forte impulso para liberar elétrons. Isso resultou em uma bateria capaz de gerar pouco mais de dois volts. No entanto, o lítio metálico é reativo e a bateria era muito explosiva para ser viável.

Bateria de Goodenough.
[Imagem: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences]

Bateria de Goodenough

John Goodenough previu que o catodo teria um potencial ainda maior se fosse fabricado usando um óxido metálico, em vez de um sulfeto metálico. Após uma busca sistemática, em 1980 ele demonstrou que o óxido de cobalto com íons de lítio intercalados podia produzir até quatro volts. Este foi um avanço importante e levaria a baterias de capacidade muito maior.

Bateria de Yoshino.
[Imagem: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences]

Bateria de Yoshino

Usando o catodo de Goodenough como base, Akira Yoshino criou a primeira bateria comercialmente viável de íons de lítio, em 1985.

Em vez de usar o reativo lítio no anodo, ele usou coque de petróleo, um material de carbono que, como o óxido de cobalto do catodo, pode intercalar íons de lítio.

O resultado foi uma bateria leve e resistente que podia ser recarregada centenas de vezes antes que seu desempenho se deteriorasse. As primeiras baterias de lítio chegaram ao mercado em 1991.

A vantagem das baterias de íons de lítio é que elas não são baseadas em reações químicas que destroem os eletrodos, mas em íons de lítio que fluem para frente e para trás entre o anodo e o catodo.

Mais tópicos