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Portuguesa cria bateria revolucionária

Maria Helena Braga com John Goodenough: “Trabalhar com um cientista de 94 anos é absolutamente fantástico”

UTA

Helena Braga inventou com John Goodenough bateria que se carrega em minutos e tem 3 vezes mais energia

Virgílio Azevedo

Virgílio Azevedo

Redator Principal

A promessa é esta: uma bateria que pode ser carregada em minutos em vez de em horas, com o triplo da capacidade de armazenamento de energia das baterias atuais e maior longevidade. E é mais barata e segura, o que significa que não há risco de explosão como na bateria de iões de lítio. Maria Helena Braga e John Goodenough, investigadores da Universidade do Texas em Austin, inventaram um novo tipo de bateria que, acreditam, vai revolucionar os carros elétricos, os telemóveis e a forma como a eletricidade é armazenada a partir de fontes de energia renovável intermitente como a eólica ou a solar.

O aumento da capacidade de armazenamento que a nova bateria promete parece ser a chave que faltava na transição mundial para uma economia de baixo carbono. E poderá chegar dentro de pouco tempo ao mercado. “Talvez dois anos sejam suficientes e estamos otimistas, mas agora não depende de nós, depende da indústria, que tem de fazer o seu desenvolvimento”, afirma Helena Braga ao Expresso.

Reduzir as emissões de CO2

Um artigo sobre a descoberta foi publicado na revista científica internacional “Energy & Environmental Science”. Nesse artigo os autores argumentam que para reduzir “as emissões de gases com efeito de estufa” é preciso “uma bateria recarregável que seja segura, de baixo custo, com uma elevada densidade de energia e um longo ciclo de vida, para abastecer um veículo totalmente elétrico que seja competitivo com os automóveis atuais”.

A professora da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto está desde fevereiro de 2016 a trabalhar como investigadora sénior na Escola de Engenharia Cockrell da Universidade do Texas em Austin (UTA), onde John Goodenough é professor. Não é um professor qualquer: continua ativo com 94 anos e foi o coinventor, em 1980, da bateria de iões de lítio, uma bateria recarregável hoje usada nos equipamentos eletrónicos portáteis. A UTA é uma das universidades americanas que têm uma parceria com Portugal, o Programa UT Austin Portugal (as outras são o MIT e a Carnegie Mellon).

Mas quais serão as aplicações mais promissoras da nova tecnologia? “Esperemos que venham a ser nos automóveis elétricos, aumentando a sua autonomia, e nas redes elétricas”, antecipa Helena Braga. A investigadora reconhece que “trabalhar com John Goodenough é absolutamente fantástico, não tem nada a ver com a idade mas com o conhecimento e a abertura a novas ideias”.

O segredo está no vidro

A nova bateria é de estado sólido, ou seja, não tem componentes líquidos. As atuais baterias de iões de lítio (átomos ou moléculas eletricamente carregadas de lítio, o metal mais leve e menos denso que existe) têm dois elétrodos ou componentes sólidos — o cátodo (a partir do qual a corrente elétrica abandona um dispositivo) e o ânodo (através do qual a carga elétrica flui para o interior de um dispositivo) — separados por um líquido eletrólito, isto é, um líquido condutor de eletricidade, que transporta os iões de lítio. Na nova bateria inventada por Helena Braga e John Goodenough o líquido é substituído por um eletrólito de vidro mais eficiente e seguro, porque é devido ao líquido que há risco de explosão.

O carregamento muito rápido de uma bateria convencional pode levar à formação de cristais conhecidos por dendrites metálicas no seu interior, provocando curto-circuitos que dão origem a explosões. “Nas baterias de iões de lítio, as dendrites são pequenas espadas que atravessam o separador e crescem do ânodo ao cátodo”, explica Helena Braga.

Na nova bateria, “o vidro é um eletrólito não inflamável e não se formam dendrites, porque a sua deposição é homogénea”. E vai ser uma bateria low cost, porque o uso de eletrólitos de vidro permite a substituição do lítio — um metal raro — por sódio — um material muito abundante e barato, que é extraído da água do mar. Mas há mais: como o eletrólito de vidro mantém elevada condutividade a 20 graus negativos, a bateria pode funcionar em condições meteorológicas extremas, até 60 graus abaixo de zero.

Tudo começou em Portugal

Helena Braga começou a trabalhar no eletrólito de vidro quando ainda estava na Universidade do Porto, numa equipa que juntou também o investigador Jorge Ferreira, do Laboratório Nacional de Engenharia e Geologia (LNEG), instituição onde foram feitas todas as experiências. Em 2014 publicaram um artigo na revista científica “Materials Chemistry A” em que revelavam a descoberta “de eletrólitos de vidro para baterias de lítio que são baratos, leves, recicláveis, não inflamáveis e não tóxicos”. Estes eletrólitos podiam ser usados em baterias de alta voltagem.

Em 2015, Helena Braga começou a ficar sete a dez dias por mês na Universidade do Texas, como cientista visitante da equipa de John Goodenough, e levou o eletrólito de vidro que tinha descoberto com Jorge Ferreira, passando a ter acesso a equipamentos que não tinha em Portugal. E a invenção da nova bateria acabou por surgiu. “Sou a primeira autora do artigo publicado na revista ‘Energy & Environmental Science’ porque estive envolvida em tudo, desde a conceção às ideias”, conta a cientista. “Mas John Goodenough contribuiu ativamente para as ideias que estão na base destas baterias”, além de ser líder da equipa.

“Custo, segurança, densidade de energia, taxas de carga e descarga e ciclo de vida são fatores críticos para que os carros elétricos venham a ser largamente utilizados”, afirmou John Goodenough na notícia publicada no site da Universidade do Texas em Austin. “Mas acreditamos que a nossa descoberta resolve muitos dos problemas das baterias atuais.”