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Baterias do futuro: nova descoberta promete lítio mais barato e sustentável

by with No Comment bateriasCiência e Espaçolítioveículos elétricos

O lítio se tornou um dos minerais mais cobiçados da atualidade em função de seu uso para o desenvolvimento das baterias de veículos elétricos. O problema é que a extração deste recurso não é nada barata, além de gerar impactos para o meio ambiente.

Mas uma descoberta feita por cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos Estados Unidos pode mudar este cenário. Eles foram capazes de criar um sal de lítio que abre novas possibilidades para a fabricação de produtos mais baratos e duradouros.

Hidróxido de lítio foi utilizado no experimento

  • Nos últimos anos, cientistas têm explorado diferentes sais de lítio.
  • A mistura desses ingredientes de sal com soluções ricas em níquel produz material catódico.
  • Um dos métodos de produção mais comuns é derreter o sal de lítio, que então reage com o níquel.
  • Agora, os pesquisadores resolveram usar o hidróxido de lítio (LiOH) no processo.
  • As conclusões foram descritas em estudo publicado na revista Nature Energy.
Método abre novas possibilidades para a fabricação de baterias (Imagem: Nature Energy)

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Produtos podem se tornar mais duradouros

Durante o experimento, os pesquisadores replicaram a reação várias vezes e puderam entender o fenômeno da sublimação. Este processo economiza tempo e energia, fornecendo uma nova maneira de fabricar cristais únicos.

A descoberta se concentra na sublimação, um processo comumente conhecido pelo qual, sob as condições certas, um sólido se transforma diretamente em vapor. No trabalho, a equipe demonstrou que o vapor de óxido de lítio (Li2O) acelera uma reação química que forma cristais únicos quando misturados com soluções ricas em níquel.

Além disso, a sublimação acontece em apenas uma atmosfera de pressão, sentida ao nível do mar. Acredita-se que este processo ajude as baterias de lítio a durarem mais. No entanto, mais estudos precisam ser feitos antes de usar este método para fabricar os produtos.

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Baterias do futuro: nova descoberta promete lítio mais barato e sustentável

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O lítio se tornou um dos minerais mais cobiçados da atualidade em função de seu uso para o desenvolvimento das baterias de veículos elétricos. O problema é que a extração deste recurso não é nada barata, além de gerar impactos para o meio ambiente.

Mas uma descoberta feita por cientistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia dos Estados Unidos pode mudar este cenário. Eles foram capazes de criar um sal de lítio que abre novas possibilidades para a fabricação de produtos mais baratos e duradouros.

Hidróxido de lítio foi utilizado no experimento

  • Nos últimos anos, cientistas têm explorado diferentes sais de lítio.
  • A mistura desses ingredientes de sal com soluções ricas em níquel produz material catódico.
  • Um dos métodos de produção mais comuns é derreter o sal de lítio, que então reage com o níquel.
  • Agora, os pesquisadores resolveram usar o hidróxido de lítio (LiOH) no processo.
  • As conclusões foram descritas em estudo publicado na revista Nature Energy.
Método abre novas possibilidades para a fabricação de baterias (Imagem: Nature Energy)

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Produtos podem se tornar mais duradouros

Durante o experimento, os pesquisadores replicaram a reação várias vezes e puderam entender o fenômeno da sublimação. Este processo economiza tempo e energia, fornecendo uma nova maneira de fabricar cristais únicos.

A descoberta se concentra na sublimação, um processo comumente conhecido pelo qual, sob as condições certas, um sólido se transforma diretamente em vapor. No trabalho, a equipe demonstrou que o vapor de óxido de lítio (Li2O) acelera uma reação química que forma cristais únicos quando misturados com soluções ricas em níquel.

Além disso, a sublimação acontece em apenas uma atmosfera de pressão, sentida ao nível do mar. Acredita-se que este processo ajude as baterias de lítio a durarem mais. No entanto, mais estudos precisam ser feitos antes de usar este método para fabricar os produtos.

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Baterias: mineração de lítio pode estar com problemas

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Usado para o desenvolvimento das baterias de veículos elétricos, o lítio se tornou um dos minerais mais cobiçados da atualidade. Um dos principais pontos de mineração é conhecido como “Triângulo do Lítio” e fica nas fronteiras entre Chile, Argentina e Bolívia.

Esta região é apontada como responsável por mais da metade dos recursos mundiais. No entanto, uma nova pesquisa aponta que pode haver um grande obstáculo: o local conta com muito menos água disponível do que se pensava anteriormente.

Aumento da demanda mundial por lítio

  • Com a demanda pelo mineral projetada para aumentar 40 vezes nas próximas décadas, os pesquisadores sugerem que as comunidades locais, os reguladores e a indústria de mineração de lítio devem colaborar para garantir um uso racional de água na região.
  • Os cientistas explicam que o lítio é o mais leve dos metais e reage rapidamente com a água.
  • Quando a chuva ou o derretimento da neve se movem através das camadas de cinzas, o mineral penetra nas águas subterrâneas, descendo a colina até se depositar em uma bacia plana, onde permanece em solução como uma mistura salgada de água e lítio.
  • Como essa salmoura é muito densa, ela se deposita sob bolsões de água doce na superfície, que ficam no topo do fluido rico em lítio abaixo, formando lagoas.
  • Esses pontos muitas vezes se tornam refúgios para ecossistemas únicos e frágeis.
  • Dessa forma, o uso exagerado da água em processos como a mineração do lítio pode causar graves problemas ambientais.
Salina de lítio localizada no norte da Argentina (Imagem: Freedom_wanted/Shutterstock)

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Menos água significa mais riscos para o meio ambiente

Durante o trabalho, publicado na revista Communications Earth and Environment, a equipe analisou 28 bacias diferentes no Triângulo do Lítio. O objetivo era entender o quão escassa é a presença de água doce nestes locais.

Isso não é uma tarefa fácil, porque essas bacias estão localizadas em regiões muito altas, extremamente áridas e relativamente remotas. Além disso, esta região tem mais de 250 mil quilômetros quadrados e existem poucos sensores e estações de monitoramento para rastrear fatores como fluxo e precipitação.

Linha de produção de baterias de lítio para carros elétricos.
Mineral é usado na produção de baterias para carros elétricos (Imagem: to:guteksk7/iStock)

Os dois modelos globais mais comumente usados sugerem que a quantidade de água doce que flui para as bacias é de aproximadamente 90 a 230 mm por ano. No entanto, o novo estudo revelou que o número pode ser bem diferente.

Segundo o trabalho, seriam apenas de 2 a 33 mm, dependendo da bacia em particular, com uma média de apenas 11 mm por ano para as 28 bacias em seu estudo. Isso significa que há muito menos água do que se imaginava, o que torna os processos de extração mais prejudiciais para o meio ambiente.

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Google alcança marca histórica com baterias de lítio em data centers

by with No Comment bateria de lítiochumboData centerGooglelítioPro

Nos últimos dez anos, a Google investiu pesadamente para substituir as tradicionais baterias de chumbo-ácido que alimentavam seus data centers pelas baterias de íons de lítio. O objetivo não era apenas aumentar a eficiência energética, mas economizar espaço físico.

Recentemente, a gigante de tecnologia alcançou a incrível marca de 100 milhões de células de íons de lítio para fornecer energia para seus servidores. Essas baterias, se você não se lembra, são encontradas massivamente em celulares, veículos elétricos e outros dispositivos eletrônicos.

Em termos de eficiência energética, a substituição das baterias representa uma verdadeira revolução. Afinal, a empresa afirma que as novas células retêm o dobro de energia em comparação com as antigas.

Não menos importante, as baterias de íons de lítio também ocupam metade do espaço. Isso é importante quando consideramos o custo para construir um novo data center. A desenvolvedora JLL, segundo o TechCruch, estima que sejam necessários pelo menos US$ 125 por quase 0,1 m².

Com a mudança, a empresa conseguiu cortar o número de células necessárias em três quartos. Embora seja surpreendente, quando comparamos com a produção de baterias de íons de lítio pela Panasonic, a figura muda um pouco. Desde 2015, a empresa japonesa fabricou mais de 10 bilhões de células.

Por que isso importa, então? O anúncio da Google demonstra uma tendência na prática: os veículos elétricos tornaram as células de íons de lítio mais viáveis e econômicas também para uso industrial, aumentando sua adoção em diversos setores.

Muito além dos data centers

A revolução das baterias não fica restrita ao mundo corporativo. Em residências, famílias já apostam em grandes baterias capazes de armazenar energia solar extra, garantindo eletricidade mesmo em blecautes.

Braços robóticos montam baterias de lítio: alta tecnologia garantindo precisão e eficiência na produção (Imagem: SweetBunFactory/iStock)

Nos acampamentos, geradores barulhentos movidos a combustível perdem espaço para baterias portáteis, mais silenciosas e menos poluentes.

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A inovação chega até ao setor médico: células compactas estão substituindo gelo seco no transporte de amostras biológicas, permitindo controle preciso de temperatura e fornecendo dados detalhados durante todo o trajeto.

Números modestos, impacto gigante

Comparada à produção bilionária de células da Panasonic, a quantidade instalada pelo Google parece pequena. Mas números, isoladamente, não contam toda a história.

Linha de produção de baterias de lítio para carros elétricos.
Linha de produção de baterias de lítio para carros elétricos. (Imagem: to:guteksk7 / iStock)

O que realmente impressiona é como mesmo quantidades menores dessas baterias têm provocado mudanças significativas em setores inesperados, sinalizando uma transformação tecnológica mais ampla.

Esses avanços discretos demonstram que a verdadeira revolução das baterias não depende apenas do volume produzido, mas sim da capacidade delas de influenciar profundamente diferentes áreas da sociedade.

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Parece que encontramos o lítio necessário para a revolução das baterias

by with No Comment bateriaslítioProveículos elétricos

Usado para o desenvolvimento das baterias de veículos elétricos, o lítio se tornou um dos minerais mais cobiçados da atualidade. Por conta disso, garantir o acesso aos depósitos naturais é agora uma questão de importância estratégica.

No entanto, a mineração pode gerar problemas ambientais. Pensando nisso, pesquisadores do Imperial College, de Londres, criaram uma tecnologia que poderia ser usada para extrair o material com eficiência de fontes de água salgada, como salmouras de lago salgado ou soluções de salmoura geotérmica.

Método não prejudica o meio ambiente

  • A extração convencional de lítio de salmouras leva meses e usa quantidades significativas de água e produtos químicos, gerando emissões de gases de efeito estufa no processo.
  • A alternativa desenvolvida, por outro lado, usa uma membrana que separa o mineral da água salgada, filtrando-o através de poros minúsculos.
  • Essa abordagem não é nova, mas acaba tendo um ponte negativo, uma vez que os poros também deixam passar magnésio e outros contaminantes.
  • O que os pesquisadores fizeram foi desenvolver uma classe de polímeros especiais que são altamente seletivos para o lítio.
  • A descoberta foi publicada na revista Nature Water.
Salina de lítio no norte da Argentina (Imagem: Freedom_wanted/Shutterstock)

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Esperança pela extração de lítio em larga escala

No novo trabalho, os cientistas ajustaram os microporos para se tornarem altamente seletivos para o lítio. Usados em um dispositivo de eletrodiálise, os íons são efetivamente puxados através dos microporos da membrana por uma corrente elétrica, enquanto os íons de magnésio maiores são deixados para trás.

Testadas em salmouras simuladas de lago salgado, essas membranas eram altamente seletivas para lítio e produziam carbonato de lítio de alta pureza para baterias. No entanto, para que sejam de uso prático, elas devem ser produzidas em grandes quantidades.

Linha de produção de baterias de lítio para carros elétricos.
Mineral é usado na produção de baterias para carros elétricos (Imagem: to:guteksk7/iStock)

Felizmente, os polímeros são solúveis em solventes comuns e podem ser transformados em membranas usando técnicas industriais estabelecidas. O objetivo agora é buscar parcerias para extrair o lítio em larga escala através da técnica.

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