{"id":73660,"date":"2022-09-27T04:20:52","date_gmt":"2022-09-27T07:20:52","guid":{"rendered":"https:\/\/asmetro.org.br\/portalsn\/?p=73660"},"modified":"2022-09-26T11:52:50","modified_gmt":"2022-09-26T14:52:50","slug":"pentoxido-de-niobio-cientistas-buscam-baterias-com-melhor-desempenho-para-veiculos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/asmetro.org.br\/portalsn\/2022\/09\/27\/pentoxido-de-niobio-cientistas-buscam-baterias-com-melhor-desempenho-para-veiculos\/","title":{"rendered":"Pent\u00f3xido de Ni\u00f3bio: Cientistas buscam baterias com melhor desempenho para ve\u00edculos"},"content":{"rendered":"
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Cientistas buscam baterias com melhor desempenho para ve\u00edculos<\/strong><\/em><\/h4>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Dois projetos em andamento tentam otimizar o uso dos dispositivos tradicionais, feitos de \u00edons de l\u00edtio. A expectativa dos criadores \u00e9 de que solu\u00e7\u00f5es como acelerar o carregamento de energia ajudem a impulsionar a escolha por ve\u00edculos el\u00e9tricos<\/p>\n

Devido \u00e0 crescente demanda mundial por ve\u00edculos el\u00e9tricos, alternativa para a redu\u00e7\u00e3o das emiss\u00f5es de carbono, as baterias que fornecem energia para esses carros tamb\u00e9m s\u00e3o cada vez mais procuradas. Por isso, cientistas buscam aprimorar as vers\u00f5es tradicionais, feitas de \u00edons de l\u00edtio, tanto para reduzir o tempo de carregamento, quanto para prolongar a vida \u00fatil. Dois novos projetos \u2014 um liderado pela Universidade Boise State em parceria com a Universidade da Calif\u00f3rnia e outro pela Universidade de Cambridge \u2014 pretendem impulsionar a evolu\u00e7\u00e3o dessa fonte de energia.<\/p>\n

Os avan\u00e7os em pesquisa e desenvolvimento resultaram em baterias de l\u00edtio mais eficientes. Por\u00e9m, essa evolu\u00e7\u00e3o j\u00e1 n\u00e3o comporta mais a necessidade de carregamentos mais r\u00e1pidos. A equipe de pesquisadores das universidades Boise State e da Calif\u00f3rnia, ambas nos Estados Unidos, apostou em uma nova abordagem para solucionar esse problema: um material de alto desempenho a ser usado no eletrodo \u2014 a superf\u00edcie que possibilita a troca de el\u00e9trons \u2014 da bateria.<\/p>\n

\"Reduzir
Reduzir o tempo de abastecimento e aumentar a dist\u00e2ncia percorrida ap\u00f3s uma carga est\u00e3o entre os principais desafios do setor em ascens\u00e3o – (cr\u00e9dito: Divulga\u00e7\u00e3o\/GW)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n
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O composto utilizado \u00e9 o pent\u00f3xido de ni\u00f3bio. Durante a alimenta\u00e7\u00e3o da bateria, os \u00edons de l\u00edtio se movem do eletrodo positivo (c\u00e1todo) para o negativo (\u00e2nodo). O \u00e2nodo mais comum \u00e9 feito de grafite, que \u00e9 muito denso em energia, mas tem limites para acelera\u00e7\u00e3o do carregamento porque o metal de l\u00edtio pode se acumular na superf\u00edcie do grafeno. Esse efeito, conhecido como chapeamento, afeta o desempenho da bateria e pode causar curto-circuito, superaquecimento, inc\u00eandio e explos\u00f5es.<\/div>\n<\/div>\n

O fen\u00f4meno n\u00e3o acontece quando o dispositivo tem um eletrodo feito com a solu\u00e7\u00e3o proposta pelos cientistas americanos. “\u00d3xidos met\u00e1licos de intercala\u00e7\u00e3o, como o material a partir do pent\u00f3xido de ni\u00f3bio, s\u00e3o alternativas promissoras de \u00e2nodo devido ao risco reduzido de revestimento de l\u00edtio em baixas tens\u00f5es”, explica Claire Xiong, professora de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o da Universidade Boise State e principal autora do estudo.<\/p>\n

Para o projeto-piloto, os cientistas constru\u00edram um pequeno dispositivo de bateria em formato circular, como uma moeda, com os eletrodos de pent\u00f3xido de ni\u00f3bio. O material tinha uma estrutura amorfa \u2014 um arranjo desordenado de \u00e1tomos. Quando a c\u00e9lula foi carregada e descarregada v\u00e1rias vezes, a estrutura desordenada se transformou em uma ordenada, cristalina. At\u00e9 ent\u00e3o, esse formato nunca havia sido relatado na literatura cient\u00edfica.<\/p>\n

Segundo os criadores, em compara\u00e7\u00e3o com o arranjo desordenado, a estrutura cristalina in\u00e9dita permitiu o transporte mais f\u00e1cil e r\u00e1pido de \u00edons de l\u00edtio para o \u00e2nodo durante o carregamento, o que indica a possibilidade de uso do material de alto desempenho para agilizar o carregamento de energia. Outras medi\u00e7\u00f5es sinalizaram mais uma vantagem: a mudan\u00e7a de composi\u00e7\u00e3o nos eletrodos permitiu um maior armazenamento de carga.<\/p>\n

Para Xiong, ela e os colegas chegaram a uma abordagem completamente nova para criar eletrodos de bateria de \u00edons de l\u00edtio. “A inova\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica est\u00e1 relacionada a partir de uma fase de maior energia, como um material amorfo. O simples ciclo do material com l\u00edtio nos permite criar arranjos cristalinos que exibem propriedades aprimoradas al\u00e9m daquelas feitas por meios tradicionais, como rea\u00e7\u00f5es de estado s\u00f3lido”, afirma a autora.<\/p>\n

Intelig\u00eancia artificial<\/strong><\/h4>\n

Tamb\u00e9m com o objetivo de aprimorar o uso de baterias, uma equipe da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, trabalha em um algoritmo de aprendizado de m\u00e1quina que promete ajudar motoristas, empresas e fabricantes a tirarem o m\u00e1ximo de proveito desse dispositivo. A ideia \u00e9 usar intelig\u00eancia artificial para sugerir rotas e padr\u00f5es de dire\u00e7\u00e3o que minimizem a degrada\u00e7\u00e3o do aparelho.<\/p>\n

Primeiramente, o grupo desenvolveu uma alternativa n\u00e3o invasiva de sondar as baterias, obtendo informa\u00e7\u00f5es sobre a sua sa\u00fade. O sistema fornece “biomarcadores” do estado do dispositivo enviando pulsos el\u00e9tricos de alta dimens\u00e3o e medindo a resposta a eles. Depois, esses sinais el\u00e9tricos foram programados em um algoritmo que previu como diferentes padr\u00f5es de controle de ve\u00edculos afetariam o funcionamento da bateria.<\/p>\n

Alpha Lee, l\u00edder da pesquisa, afirma que a maioria dos modelos de previs\u00e3o da sa\u00fade da bateria assume que ela \u00e9 sempre operada da mesma maneira. “Esses modelos n\u00e3o podem ser aplicados a ve\u00edculos na estrada, que, normalmente, s\u00e3o usados de forma diferente no dia a dia”, diferencia.<\/p>\n

Os resultados dos testes com 88 baterias comerciais de carros el\u00e9tricos mostraram que a intelig\u00eancia artificial conseguiu prever como a bateria responderia no pr\u00f3ximo ciclo de uso a depender da rapidez que fosse carregada e da velocidade que o carro atingiria quando voltasse a funcionar.<\/p>\n

No experimento, detalhado no peri\u00f3dico cient\u00edfico Nature Communications, a equipe tamb\u00e9m identificou que, para fazer um progn\u00f3stico preciso do dispositivo, o algoritmo n\u00e3o dependia de informa\u00e7\u00f5es sobre o uso anterior. Al\u00e9m disso, poderia sinalizar quando houvesse possibilidade de erro na previs\u00e3o.<\/p>\n

O l\u00edder da pesquisa explica que o estudo \u00e9 interessante porque esse equipamento geralmente se degrada abruptamente: “Em um ve\u00edculo, se uma bateria morrer no meio de uma viagem, seria ruim. Da mesma forma, em um contexto de armazenamento estacion\u00e1rio, a energia bombeada para a bateria n\u00e3o \u00e9 necessariamente a mesma que pode ser extra\u00edda”. O monitoramento cont\u00ednuo da integridade da bateria, portanto, \u00e9 necess\u00e1rio para garantir que o sistema esteja realmente acondicionando a quantidade esperada de energia.<\/p>\n

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Longo prazo<\/span><\/strong><\/h4>\n<\/div>\n

Alexandre Lasthaus, engenheiro eletr\u00f4nico e professor do curso de engenharia mecatr\u00f4nica da Universidade Presbiteriana Mackenzie de S\u00e3o Paulo, aponta dificuldades enfrentadas por quem trabalha com esses dispositivos antes de eles chegarem ao mercado. “Est\u00e3o apostando que, com a alta demanda de ve\u00edculos el\u00e9tricos e o grande volume de produ\u00e7\u00e3o, os custos v\u00e3o cair. Mas ainda faltam sugest\u00f5es para mudar a composi\u00e7\u00e3o da bateria, que continua sendo de l\u00edtio, um material caro. Outro ponto \u00e9 a quest\u00e3o de peso e tamanho, que ainda \u00e9 muito grande em rela\u00e7\u00e3o ao resto do carro”, indica.<\/p>\n

Na avalia\u00e7\u00e3o do especialista brasileiro, os projetos americano e o brit\u00e2nico, ainda que incipientes, s\u00e3o tentativas de melhorar esse campo de produ\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica. “Eu n\u00e3o sei se s\u00e3o coisas revolucion\u00e1rias, mas os pesquisadores est\u00e3o tentando, cada um dentro da sua \u00e1rea, contribuir para que melhore o desempenho das baterias, principalmente de carros. Esses n\u00e3o s\u00e3o estudos que v\u00e3o trazer alguma coisa a curto prazo”, afirma.<\/p>\n

Cr\u00e9dito: Alice Groth, estagi\u00e1ria sob a supervis\u00e3o de Carmen Souza\/ Correio Braziliense – @ dispon\u00edvel na internet 27\/09\/2022<\/strong><\/p>\n<\/article>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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