Preocupados com esse problema, Xiaotu Ma e sua equipe – do Instituto de Politécnica de Massachusetts, Estados Unidos – desenvolveram uma estratégia para produzir uma bateria de íons de lítio reciclada, capaz de durar até mais do que as baterias de íons de lítio comerciais convencionais (MA, 2021).
O procedimento realizado pela equipe de pesquisadores, consistiu em extrair os cátodos de baterias descartadas, que foram mergulhados em uma solução ácida para serem dissolvidos. Com o correto ajuste do pH da solução, a equipe conseguiu remover impurezas, como cobre e ferro, recuperando até 90% do níquel, manganês e cobalto, que são essenciais para a fabricação de baterias de íons de lítio. Com os metais limpos, a equipe então criou novos cátodos e produziu novas baterias com eles.
Para o espanto da equipe, as baterias desenvolvidas com os cátodos reciclados apresentaram uma capacidade de armazenamento surpreendente. Após 11.600 ciclos de carga/descarga essas baterias degradaram apenas 30% de sua capacidade de armazenamento de energia inicial. Esse resultado é 50% superior aos obtidos por baterias fabricadas com cátodos novos, que já apresentam 30% de degradação de sua capacidade de armazenamento após 7.600 ciclos. Mas, o que justifica esse desempenho superior nas baterias recicladas?
Imagem: MA, 2021
Xiaotu Ma explica que o processo de limpeza ácida para remoção das impurezas provocou o surgimento de microestruturas nos metais catódicos, ricas em espaços vazios, semelhantes a poros. Isso ampliou a área de contato dos metais, proporcionando um aumento real no desempenho das baterias. Essa estrutura aerada, que se formou naturalmente pelo desgaste no processo de oxirredução das baterias, ironicamente, não pode ser facilmente replicada nos metais virgens, pois eles ainda estão íntegros.
Os pesquisadores estão animados com os resultados, pois acreditam que esses ciclos extra de carga/descarga, que podem se traduzir em anos a mais de uso das baterias, serão um forte atrativo para os empresários do setor. Além disso, essa é uma tecnologia de reciclagem com grande valor para uma economia sustentável, pois ajudará a evitar uma possível escassez precoce de matéria-prima e a reduzir a necessidade por mineração. No entanto, outros pesquisadores e alguns fabricantes que analisaram o trabalho da equipe de Xiaotu Ma, ainda têm receio de que as impurezas contidas nesse tipo de matéria prima possam comprometer o desempenho das baterias. Eles alegam que vão aguardar por outros experimentos, que obtenham resultados similares e contemplem questões como a segurança e a durabilidade dessa nova abordagem.
De qualquer forma, os resultados produzidos por esse trabalho eliminam algumas dúvidas que haviam a respeito do desempenho de metais reciclados para a fabricação de baterias. Os pesquisadores acreditam que esse estudo pode ajudar a revolucionar a forma como a indústria enxerga os produtos descartados.
Vídeos
Vídeo: Canal “Fisicool” em Youtube.
Referências
MA, Xiaotu et al. Recycled cathode materials enabled superior performance for lithium-ion batteries. Joule, 2021. Acesso em: 1 nov. 2021.
Notícias
Lithium-ion batteries made with recycled materials can outlast newer counterparts. Science News, 2021. Disponível em: <link>. Acesso em: 7 nov. 2021.
Cite-nos
SANTOS, Gabriel. Bateria de íons de lítio reciclada dura mais do que as novas em testes. Ciência Mundo, Rio de Janeiro, set. 2021. Disponível em: . Acesso em: .
Graduado em Sistemas de Informação pela FEUC-RJ e mestre em Representação de Conhecimento e Raciocínio pela UNIRIO. Fábio é editor e fundador do portal Ciência Mundo. É dedicado à produção de conteúdos relacionados a astronomia, física, arqueologia e inteligência artificial.
