Os desenvolvedores da bateria de lítio são premiados.
Trio criou ‘mundo recarregável’ como uma alternativa aos combustíveis fósseis
Os pesquisadores John Goodenough, da Universidade do Texas, M. Stanley Whittingham, da Universidade de Binghamton, ambas nos Estados Unidos, e Akira Yoshino, da Universidade Meijo, no Japão, foram laureados ontem com o Prêmio Nobel de Química 2019 pelo desenvolvimento de baterias de lítio. O trio criou um “mundo recarregável”, nas palavras do comitê do Prêmio Nobel.
Essa bateria leve, recarregável e poderosa, é hoje usada em praticamente todos os tipos de dispositivos, desde telefones celulares a laptops e carros elétricos. Ela também é capaz de armazenar quantidades significativas de energia solar e eólica, por exemplo, abrindo o caminho para uma sociedade livre dos combustíveis fósseis, pontua o comitê do Nobel.
Essa história tem início nos anos 1970. A crise dos preços e a noção de que o petróleo é um recurso finito fizeram uma das gigantes do setor, a Exxon, começar a buscar uma diversificação de suas atividades e contratar pesquisadores que trabalhassem no campo de energia, desde que não envolvesse petróleo. A ideia era ter alternativas que não dependessem tanto de combustíveis fósseis.
Um dos cientistas a entrar na empresa foi Whittingham, em 1972. Pesquisando supercondutores, ele descobriu um material extremamente rico em energia, que usou para criar um inovador cátodo (o lado positivo da bateria), a partir de dissulfeto de titânio. Em nível molecular, esse material tem camadas que podem abrigar e intercalar íons de lítio. Dentro do esquema padrão de pilhas, o metal de lítio ficava do lado negativo (ânodo), enviando os elétrons para o eletrodo positivo.
Foram os primórdios da bateria de lítio, que já tinha um grande potencial, de pouco mais de dois volts. Para comparação, muitas das pilhas alcalinas que se usa hoje tem 1,5 V. O problema é que o lítio metálico é reativo, o que tornava a bateria muito
explosiva e também porque logo começava a ocorrer uma perda de voltagem. Os cientistas tiverem de aprender a domar essa reatividade do lítio. Outro desafio era manter a voltagem ou mesmo aumentá-la.
John Goodenough imaginou que o cátodo teria um potencial ainda maior se fosse fabricado com óxido de metal em vez de sulfeto de metal. Em 1980, ele demonstrou que o óxido de cobalto com íons de lítio intercalados poderia produzir até quatro volts, o que era considerado um valor enorme para uma bateria.
O modelo, no entanto, ainda usava o metal de lítio, o que continuava causando instabilidade. Foi quando o japonês Akira Yoshino entrou em ação. Ele usou esse cátodo para criar a primeira bateria comercialmente viável de íons de lítio, em 1985. Sua inovação foi usar, em vez de lítio reativo no ânodo, coque de petróleo (pedregulhos do combustível). O material de carbono, como o óxido de cobalto do cátodo, também pode intercalar íons de lítio.
Isso juntamente com o material usado por Goodenough poderia manter a voltagem sempre elevada. Essa é a configuração que se tem até hoje nas baterias modernas de lítio, com os íons indo de um lado para o outro e liberando os elétrons. Ao ser colocada em uma tomada, reverte-se o processo. A direção dos elétrons se inverte e a bateria é recarregada.
Revolução. O resultado, explica o comitê do Nobel, foi uma bateria leve e resistente que poderia ser carregada centenas de vezes antes de seu desempenho se reduzir. A vantagem das baterias de íon de lítio é que elas não funcionam com base em reações químicas, mas em íons de lítio que fluem para frente e para trás entre o ânodo e o cátodo.
Foi uma revolução. Essas baterias entraram no mercado em 1991, lançando as bases para uma sociedade sem fio e um caminho para um futuro sem combustíveis fósseis.