Engenharia 360

Descubra como as baterias de potássio podem revolucionar os dispositivos eletrônicos

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por Larissa Fereguetti
| 05/03/2020 | Atualizado em 10/11/2024 3 min
Imagem de WangXiNa em Freepik

Descubra como as baterias de potássio podem revolucionar os dispositivos eletrônicos

por Larissa Fereguetti | 05/03/2020 | Atualizado em 10/11/2024
Imagem de WangXiNa em Freepik
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Atualmente, as baterias de lítio são amplamente utilizadas em dispositivos eletrônicos como smartphones, notebooks e muitos outros aparelhos. Embora ofereçam um desempenho superior em relação às baterias mais antigas, a durabilidade das baterias de lítio ainda é uma limitação para os consumidores. Em busca de alternativas mais eficientes, os cientistas descobriram que as baterias de potássio têm o potencial de competir com as de lítio, trazendo benefícios em termos de custo e desempenho. Mais informações neste artigo do Engenharia 360!

Como funcionam as baterias de lítio?

As baterias de lítio consistem em dois eletrodos: um cátodo, geralmente composto de óxido de lítio cobalto, e um ânodo feito de grafite. O processo de carregar e descarregar a bateria envolve o movimento de íons de lítio entre esses dois eletrodos, gerando a energia necessária para alimentar os dispositivos.

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Ciclo de funcionamento de uma bateria de íons lítio
Imagem reproduzida de Aranha (2018).

Segundo TechXplore, em publicação de 2020, substituir o óxido de lítio cobalto por óxidos de potássio cobalto poderia resultar em uma redução do desempenho das baterias, já que o potássio possui uma densidade energética inferior à do lítio. No entanto, uma pesquisa realizada pelo Rensselaer Polytechnic Institute, nos Estados Unidos, sugere que isso pode ser contornado ao substituir o ânodo de grafite por potássio, melhorando o desempenho das baterias de potássio e tornando-as tão eficientes quanto as tradicionais de lítio.

Segundo noticiou o site, 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 Nikhil Koratkar, especialista em engenharia mecânica, aeroespacial e nuclear, afirma que "em termos de desempenho, isso poderia rivalizar com uma bateria tradicional de íons de lítio".

Quais as vantagens 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.

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De acordo com as informações fornecidas pelo instituto Rensselaer no mesmo ano, "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.".

A solução para o crescimento de dendritos

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.

bateria de lítio comum em smartphone
Bateria de lítio de smartphone, comumente usada. | Imagem reproduzida de dignited.com

Qual o potencial das baterias de potássio para o futuro?

As baterias de potássio não apenas oferecem uma solução para a durabilidade das baterias de dispositivos móveis, mas também têm o potencial de melhorar o desempenho de notebooks, veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia renovável, como os utilizados em energia solar e energia eólica. O avanço nas tecnologias de baterias pode resultar em dispositivos mais eficientes e sustentáveis.

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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.

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