Uma equipa da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), na Coreia do Sul, apresentou um anodo híbrido que utiliza um campo magnético externo para direcionar o fluxo de íons de lítio e evitar a formação de dendritos, fenómeno que provoca curtos-circuitos e riscos de explosão em baterias recarregáveis. O protótipo obtido alcançou capacidade de armazenamento cerca de quatro vezes superior à dos anodos de grafite convencionais, mantendo eficiência coulômbica superior a 99% em mais de 300 ciclos de carga e descarga.
Como o magnetismo organiza o lítio
O projeto, liderado por Song Kang, parte de um princípio simples: se um ímã alinha limalhas de ferro, também pode orientar partículas de lítio dentro de uma célula eletroquímica. Para isso, os investigadores adotaram um anodo de ferrita de manganês (Mn3O4). Quando o lítio penetra na matriz desse óxido, formam-se nanopartículas metálicas ferromagnéticas. A presença de um ímã permanente, instalado na própria bateria, faz com que essas nanopartículas se alinhem, criando pequenos polos magnéticos ao longo do eletrodo.
Esse alinhamento espalha de forma uniforme os íons de lítio pela superfície. Além disso, a força de Lorentz — exercida pelo campo magnético sobre partículas carregadas — contribui para dispersar ainda mais os íons, evitando o acúmulo em áreas específicas. O resultado é uma deposição lisa, densa e contínua de lítio metálico, em vez das estruturas pontiagudas conhecidas como dendritos.
O anodo atua de duas maneiras: parte do lítio é intercalada na estrutura do óxido, enquanto outra fração se deposita como metal puro na superfície. Essa combinação, segundo os autores, aumenta significativamente a densidade energética sem comprometer a estabilidade.
Desempenho obtido e impacto potencial
Nos testes laboratoriais, o protótipo preservou eficiência coulômbica acima de 99% ao longo de 300 ciclos, nível que indica perdas mínimas de carga entre sucessivas utilizações. Esse desempenho sugere menor degradação e menor risco de fuga térmica, problema que pode causar incêndios em baterias de lítio convencionais.
Em termos de capacidade, a nova solução entrega valor aproximadamente quatro vezes maior do que o registado por anodos de grafite, hoje padrão na indústria. De acordo com o professor Won Kim, coautor do estudo, o design magnético resolve simultaneamente os dois principais obstáculos dos anodos de lítio metálico: instabilidade química e crescimento de dendritos. A abordagem, afirmam os investigadores, abre caminho para baterias mais seguras, duráveis e com maior autonomia, fatores cruciais para a popularização de veículos elétricos.
Outro benefício apontado pela equipa é a velocidade de recarga. Como os íons de lítio se distribuem de modo uniforme, a corrente pode ser aumentada sem criar pontos de concentração que acelerariam o aparecimento de dendritos. Isso pode permitir tempos de carregamento mais curtos sem comprometer a vida útil da célula.
Imagem: Tecnologia & Inovação
Desafios de aplicação e próximos passos
Embora o conceito tenha confirmado viabilidade em escala de laboratório, a incorporação de ímans permanentes em baterias comerciais requer avaliação de custos, peso adicional e compatibilidade com linhas de produção já estabelecidas. Os investigadores trabalham agora em versões de maior dimensão, mais próximas do formato utilizado em veículos elétricos e dispositivos de armazenamento estacionário.
A POSTECH também estuda materiais alternativos de anodo que possam gerar nanopartículas magnéticas sem impactar negativamente a densidade energética. A meta é preservar a simplicidade da arquitetura e, ao mesmo tempo, facilitar a adoção em diferentes tipos de células, incluindo baterias cilíndricas, prismáticas e de estado sólido.
Segundo os autores, a tecnologia de controlo magnético do lítio pode servir como plataforma para outras inovações, como sensores internos de monitorização e sistemas de balanceamento automático. Essas funcionalidades adicionais podem reforçar a segurança e prolongar ainda mais a vida útil das baterias de próxima geração.
O estudo reforça a estratégia de combinar química de materiais com princípios físicos para superar limitações que desafiam a indústria há décadas. Se os resultados de laboratório forem replicados em escala industrial, fabricantes poderão desenvolver baterias com maior autonomia, menor tempo de recarga e riscos reduzidos de falha catastrófica, requisitos cada vez mais relevantes numa economia que aposta na eletrificação de transportes e na expansão das energias renováveis.
