A revolução das baterias dos carros elétricos: recuperam até 95% de sua capacidade por meio de um processo simples

Um dos grandes problemas quando uma bateria atinge o fim de sua vida útil é que grande parte dos processos de reciclagem atuais envolve destruí-la para recuperar seus materiais. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Cornell propôs agora uma alternativa muito diferente: em vez de desmontar os eletrodos para transformá-los em matéria-prima, eles tentam recuperar diretamente seu funcionamento e reutilizá-los. O método, chamado DEER, conseguiu recuperar até 95% da capacidade original nos testes realizados.

A chave está em um dos mecanismos habituais de degradação das baterias de lítio. A cada ciclo de carga e descarga, acumula-se sobre os eletrodos uma camada conhecida como SEI, uma interface sólida que desempenha uma função essencial para o funcionamento da bateria, mas que acaba crescendo demais e dificultando o movimento dos elétrons. Quando essa camada fica mais espessa, aumenta a resistência e a capacidade disponível começa a diminuir.

Os pesquisadores de Cornell desenvolveram um processo chamado Regeneração Direta Eletrodo-a-Eletrodo (DEER) que atua exatamente sobre essa camada. Para isso, eles retiram os eletrodos das células usadas, mantendo-os intactos, e os inserem em um banho eletroquímico que contém 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, conhecido como DMI. Esse composto permite dissolver grande parte da interface acumulada sem destruir a estrutura do eletrodo.

Após o tratamento, os eletrodos podem ser reutilizados para fabricar uma nova célula. Trata-se de uma diferença importante em relação ao reciclagem convencional, onde as baterias são trituradas e acabam se transformando em uma mistura conhecida como massa negra. A partir dela, são recuperados materiais como lítio, níquel, cobalto, manganês, cobre ou alumínio por meio de processos a alta temperatura ou tratamentos químicos, mas os eletrodos originais desaparecem durante o processo.

Os resultados obtidos por Cornell são especialmente interessantes. As células regeneradas mediante DEER recuperaram até 95% de sua capacidade inicial, além de apresentarem uma degradação mais lenta em comparação com as baterias usadas que não receberam o tratamento. Nos testes, a perda de capacidade passou de 0,072% por ciclo nas células degradadas sem regeneração para 0,042% por ciclo após o tratamento. Essa menor degradação se manteve por cerca de 800 ciclos antes que a velocidade voltasse a aumentar.

O experimento também abre a possibilidade de dar mais de uma vida útil aos mesmos eletrodos. Os pesquisadores realizaram um segundo tratamento em uma bateria que já havia sido regenerada e conseguiram recuperar cerca de 90% de sua capacidade original. Isso não significa que qualquer bateria possa passar indefinidamente pelo processo, mas demonstra que a regeneração pode ser repetida quando o principal problema for o acúmulo dessa camada sobre os eletrodos.

E aqui surge um dos aplicativos mais interessantes para carros elétricos. Cornell trabalhou com baterias que estavam entre 70% e 80% de seu estado de saúde, um nível que pode corresponder ao momento em que uma bateria deixa de ser adequada para determinadas exigências de um automóvel. No entanto, o fato de uma bateria ter perdido capacidade não significa necessariamente que seus eletrodos estejam destruídos. Se o desgaste se deve principalmente à acumulação na interface, ainda pode haver uma parte significativa do material que possa ser recuperada.

Isso não significa que o DEER vá substituir a reciclagem convencional. O método tem um campo de aplicação bastante específico. Se uma bateria sofreu perda de lítio, partículas rachadas, danos estruturais ou problemas mecânicos, remover a camada superficial não resolverá o problema. Nesses casos, ainda serão necessários processos capazes de recuperar os materiais de uma bateria deteriorada.

Além disso, ainda existe um obstáculo importante para levar essa tecnologia aos carros elétricos em produção. Os pesquisadores constataram que a inserção direta do DMI dentro de uma célula intacta não gerava bons resultados. É necessário desmontar a bateria, extrair os eletrodos, tratá-los e lavá-los antes de voltar a utilizá-los. O que funciona em laboratório precisará se transformar em um processo industrial seguro, repetível e capaz de lidar com grandes quantidades de baterias.

A parte econômica também é notável. O estudo calcula que a fabricação de células recicladas por meio do DEER teria um custo de cerca de 15,25 dólares por quilo, em comparação com 26,31 dólares pela pirometalurgia. Utilizando como referência a taxa de câmbio de 21 de setembro de 2026, temos aproximadamente 13,3 euros por quilo contra 22,9 euros por quilo. A análise da Cornell estima ainda uma redução de 56% no custo de fabricação das células recicladas em relação aos métodos convencionais.

Mas há um detalhe importante. O DMI representa cerca de 63% do custo do processo na estimativa publicada, e o cálculo ainda não leva em conta sua recuperação para ser reutilizado. Se a indústria conseguir recuperar e reutilizar esse composto de forma eficiente, a economia do sistema poderá melhorar, embora isso precise ser comprovado fora do laboratório.

Por enquanto, o próximo passo para a equipe de Cornell é testar o DEER com baterias maiores, provenientes de aplicações reais, além de tentar resolver outros mecanismos de degradação, como a perda de lítio. Se conseguir superar esses obstáculos, a ideia pode mudar a forma como entendemos o reciclagem de baterias: não seria necessário sempre esperar até o fim para recuperar seus materiais, pois, em determinados casos, pode ser mais vantajoso consertar primeiro aquilo que ainda é aproveitável.

Fonte | Pubs.rsc.org