A ansiedade de alcance, o medo de ficar sem energia antes de poder recarregar um veículo elétrico, pode ser uma coisa do passado, de acordo com uma equipe de engenheiros da Penn State que estão estudando baterias de fosfato de ferro-lítio com um alcance de 400 quilômetros com a capacidade de carregar em 10 minutos.
“Desenvolvemos uma bateria muito inteligente para veículos elétricos de mercado de massa com paridade de custos com veículos com motor de combustão”, disse Chao-Yang Wang, engenheiro mecânico.
Os pesquisadores também dizem que a bateria deve durar mais de 3 milhões de quilômetros em sua vida útil.
Eles relatam hoje na Nature Energy que a chave para uma longa vida e recarga rápida é a capacidade da bateria de aquecer rapidamente até 65 graus Celsius, para carregar e descarregar, e então esfriar quando a bateria não estiver funcionando.
“A carga muito rápida nos permite reduzir o tamanho da bateria sem incorrer em ansiedade de alcance”, disse Wang.
A bateria usa uma abordagem de autoaquecimento previamente desenvolvida no centro de Wang. A bateria de autoaquecimento usa uma fina folha de níquel com uma extremidade conectada ao terminal negativo e a outra estendendo-se para fora da célula para criar um terceiro terminal. Uma vez que os elétrons fluem, ele aquece rapidamente a folha de níquel por meio do aquecimento por resistência e aquece o interior da bateria. Quando a temperatura interna da bateria é de 60 graus Celsius, o interruptor abre e a bateria está pronta para carga ou descarga rápida.
A equipe de Wang modelou essa bateria usando tecnologias existentes e abordagens inovadoras. Eles sugerem que, usando esse método de autoaquecimento, eles podem usar materiais de baixo custo para o cátodo e ânodo da bateria e um eletrólito seguro de baixa voltagem. O cátodo é termicamente estável, fosfato de ferro-lítio, que não contém nenhum dos materiais caros e críticos como o cobalto. O ânodo é feito de grafite de partículas muito grandes, um material seguro, leve e barato.
Por causa do autoaquecimento, os pesquisadores disseram que não precisam se preocupar com a deposição irregular de lítio no ânodo, que pode causar picos de lítio perigosos.
“Esta bateria reduziu o peso, o volume e o custo”, disse Wang. “Estou muito feliz que finalmente encontramos uma bateria que beneficiará o mercado de massa de consumo convencional.”
De acordo com Wang, essas baterias menores podem produzir uma grande quantidade de energia com o aquecimento – 40 quilowatts-hora e 300 quilowatts de energia. Um veículo elétrico com essa bateria pode ir de zero a 100 km/h em 3 segundos e dirigir como um Porsche, disse ele.
“É assim que vamos mudar o ambiente e não contribuir apenas para os carros de luxo”, disse Wang. “Deixe todo mundo comprar veículos elétricos.”
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