Cientistas sul-coreanos descobrem falha crítica em baterias de lítio e sugerem solução eficaz

Um estudo conduzido por uma equipe de pesquisadores da POSTECH (Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang), liderada pela professora Jihyun Hong, em colaboração com o grupo do professor Jongsoon Kim, da Universidade Sungkyunkwan, revelou um novo mecanismo de degradação em baterias de íons de lítio — uma descoberta que pode influenciar diretamente o desempenho e a durabilidade desses dispositivos, amplamente utilizados em veículos elétricos. Os pesquisadores Seungyun Jeon e Dr. Gukhyun Lim também integraram a equipe responsável pelo estudo, que ganhou destaque ao ser publicado como artigo de capa da revista Advanced Energy Materials.

A pesquisa se concentrou nas baterias com cátodos ternários compostos por níquel, manganês e cobalto (NMC), que vêm sendo cada vez mais fabricadas com maior teor de níquel, devido ao custo elevado do cobalto. Embora essa estratégia contribua para a redução de custos, ela tem sido associada à diminuição da vida útil das baterias, um fator crítico para aplicações de longo prazo, como em veículos elétricos.

Até então, acreditava-se que a principal causa de degradação estivesse ligada ao sobrecarregamento. No entanto, a equipe coreana direcionou sua atenção para o processo de descarga — o uso cotidiano da bateria — para explicar os danos observados mesmo em condições de voltagem estáveis. Foi identificado um fenômeno denominado “reação de quase-conversão” que ocorre na superfície do cátodo durante a descarga, especialmente quando a tensão se aproxima de 3,0 volts. Nesse estágio, o oxigênio se desprende da estrutura e reage com o lítio, formando óxido de lítio (Li₂O), que por sua vez interage com o eletrólito, gerando gás e acelerando a degradação da célula.

A reação foi mais intensa em baterias com alto teor de níquel, tornando-as particularmente vulneráveis quando descarregadas até níveis muito baixos. Os efeitos se tornam visíveis com o tempo, manifestando-se, inclusive, no inchaço físico das baterias. Apesar da gravidade do problema, os pesquisadores também descobriram uma solução eficaz: ao evitar a descarga completa e otimizar o padrão de uso das baterias, é possível prolongar substancialmente sua vida útil.

Nos testes realizados, baterias com mais de 90% de níquel que foram descarregadas até o ponto de iniciar a reação de quase-conversão retiveram apenas 3,8% de sua capacidade após 250 ciclos. Em contraste, aquelas utilizadas de forma controlada mantiveram 73,4% da capacidade mesmo após 300 ciclos. Os resultados sugerem que práticas simples de uso podem ter grande impacto na durabilidade dos dispositivos.

A professora Jihyun Hong destacou que o processo de descarga, frequentemente negligenciado em estudos anteriores, desempenha um papel crucial na estabilidade das baterias.

Esta pesquisa apresenta uma direção importante para o desenvolvimento de baterias mais duráveis, afirmou.

A descoberta reforça a importância da pesquisa aplicada no avanço da tecnologia energética e oferece uma perspectiva promissora para a indústria de baterias, em especial no contexto da mobilidade elétrica, onde a confiabilidade e a longevidade dos componentes são essenciais.