NASA desenvolve baterias mais seguras e potentes que as de lítio

As tecnologias desenvolvidas pela NASA não se restringem às missões espaciais e vem sendo usadas para desenvolver outros importantes setores, entre eles a aviação. O carbono proveniente das viagens aéreas equivale a cerca de 2% de todas as emissões globais de gases com efeito de estufa e a busca por combustíveis mais sustentáveis e baterias elétrica que possam substituir motores à combustão é um dos desafios da indústria.

A NASA tem uma divisão que trabalha justamente com pesquisa e desenvolvimento de baterias e está trabalhando em projetos de baterias mais leves e seguras – e muito mais potentes do que as baterias de íons de lítio, usadas hoje nos veículos elétricos.

As baterias de íons de lítio, o atual padrão da indústria automotiva, contêm líquidos que as tornam vulneráveis ​​ao superaquecimento, incêndio e perda de carga ao longo do tempo. Por outro lado, o projeto SABRES (Baterias de Arquitetura de Estado Sólido para Maior Recargabilidade e Segurança) da NASA está desenvolvendo baterias experimentais de estado sólido que não têm estas desvantagens. Além disso, as baterias Até agora, testadas pela equipe conseguiram alimentar objetos a 500 watts-hora por quilograma – o dobro de um carro elétrico.

Dentro da bateria, células de enxofre e selênio empilhadas diretamente umas sobre as outras, sem invólucros, eliminando peso das baterias. Juntamente com as próprias células, múltiplas baterias podem ser empilhadas sem qualquer separação entre elas.

“Este design elimina até 40% por cento do peso da bateria e nos permite duplicar ou mesmo triplicar a energia que pode ser armazenada, excedendo em muito as capacidades das baterias de íons de lítio”, disse Rocco Viggiano, investigador principal do SABRES no Glenn Research Center da NASA em Cleveland.

Armazenar mais energia e diminuir o peso das baterias são dois requisitos básicos para a aviação. No entanto, a quantidade de energia que uma bateria pode armazenar é apenas um lado da equação. Uma bateria também deve descarregar essa energia a uma taxa suficiente para alimentar grandes componentes eletrônicos, como uma aeronave elétrica ou um veículo aéreo não tripulado.

O site da NASA traz uma explicação didática sobre esta questão: “uma bateria poderia ser descrita como um balde. A energia (ou capacidade) de uma bateria é a quantidade que o balde pode conter, enquanto sua potência é a rapidez com que o balde pode ser esvaziado. Para alimentar uma aeronave elétrica, a bateria deve descarregar a sua energia, ou esvaziar o seu balde, a um ritmo extraordinariamente rápido”.

Para garantir maior potência, novos testes estão sendo realizados com materiais que ainda não foram usados em baterias, mas que que produziram um progresso significativo na descarga de energia. E esses novos materiais vão permitir ainda mais ajustes no design dos equipamentos.

Segurança

A segurança é outro requisito fundamental para o uso de baterias em aeronaves elétricas. Ao contrário das baterias líquidas, as baterias de estado sólido não pegam fogo quando apresentam mau funcionamento e ainda podem funcionar quando danificadas.

Para avaliar a segurança, os pesquisadores testaram as baterias sob diferentes pressões e temperaturas e descobriram que ela pode operar em temperaturas quase duas vezes mais altas que as baterias de lítio, sem tanta tecnologia de resfriamento. A equipe continua testando-o em condições ainda mais quentes.

Segundo a NASA, o principal objetivo do SABRES para este ano é mostrar que as propriedades da bateria atendem às suas metas de energia e segurança, ao mesmo tempo que demonstra que ela pode operar com segurança em condições realistas e com potência máxima.

Em parceria com a Georgia Tech, o projeto SABERS conseguiu utilizar diferentes metodologias. “A Georgia Tech tem um grande foco na micromecânica de como a célula muda durante a operação. Isso nos ajudou a observar as pressões dentro da bateria, o que nos ajudou a melhorar ainda mais os equipamentos”, disse Viggiano. “Isso também nos levou a entender do ponto de vista prático como fabricar uma célula como essa e a algumas outras configurações de design aprimoradas”.

Apesar de ainda estarem em fase de testes, as baterias desenvolvidas pela NASA trazem esperança de uma eletrificação mais sustentável, não apenas para a indústria aeronáutica, mas também para a automotiva. Vale lembrar que a mineração necessária para a fabricação de baterias de lítio e os processos de reciclagem destes equipamentos ainda são um desafio.

Com informações de NASA