Uma equipa do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais (NIMS), no Japão, apresentou um protótipo de bateria de lítio-oxigénio — também conhecida como lítio-ar — com capacidade de 1 Wh. Trata-se de um salto de duas ordens de grandeza em comparação com as demonstrações anteriores, que permaneciam na faixa de 0,01 Wh. O resultado aproxima essa tecnologia das aplicações comerciais em veículos pesados e até aeronaves elétricas.
Combinação de materiais amplia eletrodos
O avanço foi obtido por Arghya Dutta e colegas ao combinar dois tipos de carbono: um substrato poroso já fabricado em escala industrial e membranas de carbono autossustentáveis produzidas no próprio laboratório. A integração dos materiais permitiu criar eletrodos com estrutura porosa hierarquizada, condição que favorece a difusão do oxigénio e a condução iónica.
Além de melhorar o desempenho eletroquímico, a nova arquitetura tornou possível aumentar a área ativa da célula. Enquanto protótipos anteriores utilizavam eletrodos milimétricos, o modelo divulgado agora trabalha com placas de 4 cm × 4 cm. O NIMS também mostrou um processo de fabrico capaz de gerar folhas de 10 cm × 10 cm ou maiores, requisito fundamental para produzir baterias em escala industrial.
Densidade de energia e segurança
As baterias de lítio-ar utilizam um eletrólito sólido, eliminando o risco de vazamentos e combustão associado aos eletrólitos líquidos das baterias de íons de lítio convencionais. Os investigadores estimam que a densidade de energia possa superar 500 Wh/kg, mais do que o dobro das melhores células atuais. Essa característica, combinada com a leveza dos componentes, é considerada essencial para camiões que percorrem longas rotas sem recarga e para aeronaves que precisam reduzir peso estrutural.
A célula de 1 Wh exibiu maior potência instantânea, maior ciclo de vida e estabilidade operacional durante os testes laboratoriais. Esses três parâmetros — potência, durabilidade e escalabilidade — são citados pelos autores como pontos críticos para a viabilização comercial.
Meta: ampliar capacidade e validar escalabilidade
Com o protótipo funcional, o próximo passo do grupo japonês é produzir células ainda maiores para verificar se o processo mantém desempenho consistente em tamanhos superiores. O objetivo final inclui baterias modulares que possam compor packs de alta capacidade, capazes de alimentar camiões de longo curso sem comprometer autonomia ou tempo de recarga.
Caso as metas sejam alcançadas, o setor de transporte poderá contar com sistemas de armazenamento de energia quatro vezes mais leves que as soluções atuais, segundo estimativas do NIMS. Para a aviação elétrica, a densidade projetada abre caminho para aeronaves regionais ou de curta rota, segmento onde o peso da bateria é hoje o principal entrave.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Contexto e próximos desafios
A investigação em lítio-ar começou na década de 1990, mas os protótipos ficaram restritos a capacidades ínfimas devido a limitações na condutividade e na estabilidade dos materiais. A conjugação de carbonos porosos industriais com membranas personalizadas representa um avanço técnico porque alia disponibilidade de matéria-prima com um design de eletrodo otimizado.
Apesar do progresso, os investigadores reconhecem desafios pendentes: manter a pureza do oxigénio dentro da célula, reduzir perdas por reação parasita e garantir custos competitivos frente às baterias de íons de lítio. A equipa japonesa planeia agora testar ciclos de carga e descarga prolongados e avaliar o comportamento em condições variadas de temperatura e pressão.
Enquanto isso, fabricantes automotivos e companhias aéreas acompanham de perto o desenvolvimento. Um salto de 0,01 Wh para 1 Wh em laboratório indica que a transição para protótipos de dezenas ou centenas de watt-hora pode ocorrer em ritmo acelerado, caso os processos de produção em maior escala confirmem os resultados preliminares.
O projeto do NIMS coloca as baterias lítio-ar mais próximas do mercado, reforçando a corrida global por soluções de armazenamento de energia com maior densidade, segurança e viabilidade industrial.
