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Fibra de carbono armazena energia na lataria dos carros

Redação do Site Inovação Tecnológica -  25/10/2018

Baterias estruturais darão maior autonomia a carros e aviões elétricos.[Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers]

Bateria estrutural

Há alguns anos, engenheiros vêm tentando transformar as latarias dos carros em "laterias", peças estruturais e de segurança que sejam simultaneamente capazes de armazenar energia.

Uma equipe da Suécia agora descobriu como fazer com que as fibras de carbono funcionem como eletrodos de baterias de lítio, armazenando energia diretamente.

O uso desse tipo de material multifuncional pode contribuir para uma significativa redução de peso e aumento na autonomia não apenas dos carros híbridos e elétricos, mas também dos aviões elétricos - aviões de passageiros precisarão ser muito mais leves do que os atuais para serem alimentados por eletricidade.

"O corpo de um carro então não seria simplesmente um elemento de suporte de carga, mas também funcionaria como uma bateria. Também seria possível usar a fibra de carbono para outros fins, como colher energia cinética, para sensores, ou como condutores de energia e dados. Se todas essas funções fizessem parte da estrutura de um carro ou de uma aeronave, isso poderia reduzir o peso em até 50%," disse o professor Leif Asp, da Universidade de Tecnologia Chalmers.

Protótipo da bateria estrutural construída pela equipe. Cada malha é constituída por 24.000 fibras individuais de carbono. [Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers]

Bateria de fibra de carbono

O professor Asp liderou um grupo multidisciplinar que demonstrou que a microestrutura das fibras de carbono afeta suas propriedades eletroquímicas, ou seja, sua capacidade de operar como eletrodo em uma bateria de íons de lítio - os eletrodos das baterias de lítio são tipicamente feitos de carbono, embora não na forma de fibras.

"Agora nós sabemos como as fibras de carbono multifuncionais devem ser fabricadas para atingir uma alta capacidade de armazenamento de energia, além de garantir rigidez suficiente," disse Asp. "Uma ligeira redução na rigidez não é um problema para muitas aplicações, como carros. O mercado é atualmente dominado por compósitos caros de fibra de carbono cuja rigidez é adaptada para o uso em aviões. Há, portanto, algum potencial para os fabricantes de fibra de carbono ampliarem sua utilização."

De fato, os tipos de fibra de carbono com boas propriedades eletroquímicas para funcionar como baterias apresentaram uma rigidez ligeiramente maior do que a do aço, enquanto os tipos com as piores propriedades eletroquímicas são apenas duas vezes mais rígidas do que o aço.

Assim, para a indústria da aviação, poderá ser necessário aumentar um pouco a espessura dos compósitos de fibra de carbono para compensar a redução da rigidez das peças quando de sua transformação em baterias estruturais, mas isso traria o benefício adicional de aumentar sua capacidade de armazenamento de energia.

"Além disso, a menor densidade de energia das baterias estruturais as tornaria mais seguras do que as baterias padrão, especialmente porque também não conteriam substâncias voláteis," disse o pesquisador, acrescentando que a equipe já está em colaboração com os setores automotivo e de aviação para começar os testes da tecnologia.

Bibliografia:
Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes
Giulia Fredi, Steffen Jeschke, Athmane Boulaoued, Joachim Wallenstein, Masoud Rashidi, Fang Liu, Ross Harnden, Dan Zenkert, Johan Hagberg, Göran Lindbergh, Patrik Johansson, Lorenzo Stievano, Leif E. Asp - Multifunctional Materials - Vol.: 1, Number 1