O grafeno pode transformar radicalmente as baterias LFP

O grafite há anos é um dos materiais fundamentais das baterias de carros elétricos, mas seu uso apresenta um problema evidente: depende de uma cadeia de extração e processamento que exerce pressão sobre as matérias-primas necessárias para fabricar baterias. Por isso, estão surgindo novas tecnologias que visam reduzir ou até eliminar a quantidade de grafite necessária. Uma delas é o eCOphite, um material desenvolvido pela empresa americana COnovate que utiliza monóxido de grafeno como alternativa ao ânodo.

A proposta é interessante porque não pretende necessariamente substituir de uma só vez todo o grafite de uma bateria. O eCOphite pode ser utilizado como material do ânodo ou como aditivo juntamente com outros materiais, de modo que sua incorporação possa ser feita em processos de fabricação já existentes. A ideia é reduzir a dependência do grafite sem obrigar os fabricantes a redesenhar completamente suas linhas de produção.

A Conovate assegura ainda que o material pode ser produzido utilizando matérias-primas de origem renovável e sem recorrer à extração de grafite. A empresa tem trabalhado no aumento da escala de sua produção e pretende utilizar o eCOphite em diferentes aplicações dentro da indústria de baterias de lítio.

Mas o aspecto mais chamativo dessa tecnologia não está apenas em substituir uma matéria-prima por outra. O eCOphite busca resolver também um problema específico das baterias LFP, uma química que se expandiu rapidamente nos carros elétricos graças ao seu custo baixo, durabilidade e ausência de níquel e cobalto no cátodo.

Uma referência para saber quanto de bateria resta

As baterias LFP possuem uma característica que pode se tornar um problema para seus sistemas de gestão: sua tensão permanece relativamente estável durante grande parte do processo de descarga. Em termos simples, a tensão da bateria muda muito pouco enquanto uma parte significativa da energia disponível é consumida.

Isso dificulta que o sistema de gestão da bateria saiba com precisão quanto energia resta, utilizando apenas a tensão como uma de suas referências. O problema não está diretamente relacionado à capacidade da bateria ou à sua autonomia, mas sim à dificuldade em estimar com exatidão o estado de carga.

É aqui que entra o eCOphite. De acordo com a COnovate, esse material pode introduzir uma referência de tensão facilmente identificável no comportamento da bateria. Esse sinal adicional permitiria que o sistema de gerenciamento tivesse um ponto de referência mais claro para calcular o estado de carga enquanto a bateria está em funcionamento.

A diferença pode parecer pequena, mas é bastante importante. O sistema de gerenciamento de uma bateria precisa conhecer constantemente seu estado para controlar a carga e a descarga, proteger as células e determinar quanto energia pode ser utilizada. Quanto mais precisa for essa estimativa, menor será a necessidade do sistema de recorrer a margens de segurança excessivamente conservadoras.

Nas baterias LFP, onde a curva de tensão é especialmente plana, dispor de uma referência adicional pode facilitar essa tarefa. O eCOphite não tem como objetivo aumentar sozinho a autonomia do carro, mas sim fornecer ao sistema um sinal que lhe permita saber melhor onde a bateria se encontra dentro de seu intervalo de uso.

Esse recurso também pode ter consequências no uso a longo prazo. Uma estimativa mais precisa do nível de carga permite gerenciar melhor a energia disponível e conhecer com maior exatidão o comportamento da bateria. Por isso, a COnovate aponta para possíveis benefícios em aspectos como manutenção, gestão de garantias e planejamento da substituição ou expansão de sistemas de armazenamento.

A tecnologia se baseia no chamado monóxido de grafeno, um material que a COnovate desenvolveu especificamente para uso em baterias. A empresa possui patentes relacionadas à sua composição e ao seu uso em eletrodos, e há vários anos trabalha para transformá-lo em um material que possa ser fabricado em escala suficiente para aplicações comerciais.

Uma das chaves será justamente demonstrar que as propriedades obtidas durante o desenvolvimento podem ser mantidas quando o material é fabricado em quantidades muito maiores. Passar do laboratório para a produção industrial é um dos grandes obstáculos de qualquer novo material para baterias, já que não basta que funcione em uma célula experimental: ele precisa poder ser fabricado de forma estável, integrar-se aos processos existentes e oferecer um comportamento consistente ao longo de milhares de ciclos.

A Conovate afirma que o eCOphite pode ser utilizado de maneira compatível com as técnicas atuais de fabricação de ânodos. Isso abre um caminho diferente em relação às tecnologias que exigem a substituição total dos materiais e processos atualmente utilizados pelos fabricantes.

Além disso, a empresa estudou seu uso para reduzir parcialmente a quantidade de grafite. Essa estratégia pode ser especialmente interessante para a indústria, pois uma substituição gradual é muito mais fácil de implementar do que uma mudança completa de tecnologia.

Fonte | Conovateinc