Espera-se que as baterias estruturais de fibra de carbono aumentem a autonomia dos veículos elétricos em 70% no futuro.
Quando carros, aviões, navios ou computadores são fabricados com um material que funciona tanto como bateria quanto como estrutura de suporte de carga, seu peso e consumo de energia podem ser significativamente reduzidos. De acordo com artigo publicado no dia 10 na última edição daMateriais Avançados, uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, fez progressos no "armazenamento de energia sem massa" ao desenvolver uma bateria estrutural multifuncional de fibra de carbono. Esta bateria pode reduzir o peso dos laptops pela metade, tornar os smartphones tão finos quanto cartões de crédito ou aumentar a autonomia dos veículos elétricos em 70% com uma única carga.
A pesquisadora da Chalmers University of Technology, Rika Chaudhuri, afirmou que a bateria estrutural que desenvolveram é feita de materiais compósitos de fibra de carbono, que possuem rigidez comparável ao alumínio e densidade de energia suficiente para aplicações comerciais. Uma bateria estrutural é um material que pode armazenar energia e suportar cargas. A integração de materiais de bateria na construção real dos produtos significa que veículos elétricos, drones, ferramentas portáteis, laptops e smartphones podem atingir um peso mais leve.
Em 2018, a equipe demonstrou pela primeira vez que a fibra de carbono, que possui alta rigidez e dureza, pode armazenar quimicamente energia elétrica e funcionar como eletrodo em baterias de íon-lítio. Esta pesquisa atraiu ampla atenção e foi reconhecida porMundo da Físicacomo um dos dez maiores avanços daquele ano.
Desde então, a equipa de investigação desenvolveu ainda mais o seu conceito, melhorando a rigidez e a densidade de energia da bateria. Em 2021, aumentaram a densidade de energia para 24 watts-hora por quilograma (Wh/kg), o que representa cerca de 20% da capacidade de baterias de iões de lítio comparáveis. Agora, eles aumentaram a densidade de energia para 30 Wh/kg. Embora ainda seja inferior ao das baterias comuns atualmente, o impacto é significativamente diferente. Quando as baterias passam a fazer parte da estrutura e podem ser feitas de materiais leves, o peso total do veículo pode ser bastante reduzido. Como resultado, a energia necessária para os veículos eléctricos diminuiria substancialmente.
Os investigadores realizaram cálculos em veículos eléctricos e descobriram que, se equipados com a nova bateria estrutural, a autonomia poderia aumentar até 70% em comparação com os níveis actuais. A rigidez das unidades estruturais da bateria também melhorou significativamente, com o módulo de elasticidade medido em gigapascais (GPa) aumentando de 25 para 70. Isto significa que o material pode suportar cargas como o alumínio, mas é mais leve.
Os pesquisadores afirmaram que do ponto de vista da multifuncionalidade, o desempenho da nova bateria é o dobro da geração anterior, tornando-a a melhor bateria do mundo até hoje. No entanto, antes que as células de bateria possam fazer a transição da produção laboratorial em pequena escala para a produção e aplicação em larga escala em produtos tecnológicos ou veículos, ainda é necessário realizar uma quantidade significativa de trabalho de engenharia.
