Atualmente, as baterias de lítio são largamente empregadas em eletroeletrônicos como smartphones, notebooks e muitos outros. Porém, apesar de apresentarem um desempenho melhor que as usadas há alguns anos, elas não duram o quanto gostaríamos. Na busca da ciência por opções melhores (a qual não é pequena), as baterias de potássio mostraram que podem concorrer com as de lítio.

Baterias normalmente contêm dois eletrodos: um cátodo e um ânodo. No caso das baterias de lítio, o cátodo é deito de óxido de lítio cobalto e o ânodo é feito de grafite. O ato de carregar/descarregar faz com que os íons de lítio se desloquem entre o cátodo e o ânodo.

Segundo noticiou o TechXplore, a substituição dos óxidos de lítio cobalto por óxidos de potássio cobalto acarretaria a diminuição do desempenho, uma vez que o potássio é menos denso em energia. Para contornar esse problema, os pesquisadores do Rensselaer Polytechnic Institute, nos Estados Unidos, tentaram aumentar o desempenho substituindo o ânodo de grafite pelo potássio.

O professor de engenharia mecânica, aeroespacial e nuclear da instituição, Nikhil Koratkar, afirmou que “em termos de desempenho, isso poderia rivalizar com uma bateria tradicional de íons de lítio”.

Qual o diferencial das baterias de potássio?

Uma das grandes vantagens do potássio é que ele é muito mais barato e mais abundante que o lítio. Um problema é que há depósitos de metal no ânodo (os chamados dendritos). Eles são formados devido à deposição não uniforme de potássio à medida que os ciclos de carga e descarga acontecem.

De acordo com as informações fornecidas pelo instituto Rensselaer, “se crescerem demais, eles eventualmente perfuram o separador de membrana isolante destinado a impedir que os eletrodos se toquem e causem curto-circuito na bateria. O calor é criado quando uma bateria entra em curto e tem o potencial de incendiar o eletrólito orgânico dentro do dispositivo.”

Nessa pesquisa desenvolvida, a qual foi publicada no Proceedings of the National Academy of Sciences, os pesquisadores solucionam esse problema se baseando no fato de que o uso das baterias de potássio a uma taxa de carga e descarga elevada pode aumentar a temperatura dentro interior de forma controlada, incentivando os dendritos a se “autorrepararem” a partir do ânodo.

Para que isso seja possível, Koratkar afirma que “a ideia é que, durante a noite ou sempre que você não estiver usando a bateria, você teria um sistema de gerenciamento de bateria que aplicaria esse calor local que faria com que os dendritos se recuperassem”. Os mesmos pesquisadores já mostraram antes o mesmo efeito na bateria de lítio, mas baterias de potássio podem ser mais eficientes, seguras e práticas.

Ter baterias mais promissoras significa um grande avanço para a tecnologia. Além da nossa alegria por não precisar recarregar os celulares uma ou mais vezes por dia, poderemos ter notebooks e veículos elétricos com maior desempenho, por exemplo, e sistemas de armazenamento de energia renovável (como eólica e solar) melhores.

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Fontes: Rensselaer Polytechnic Institute; PNAS.

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Larissa Fereguetti

Cientista e Engenheira de Saúde Pública, com mestrado, também doutorado em Modelagem Matemática e Computacional; com conhecimento em Sistemas Complexos, Redes e Epidemiologia; fascinada por tecnologia.