A quinta geração de baterias
Conceitos inovadores de baterias para uma mobilidade sustentável e para reforçar a autonomia industrial
As baterias de elevado desempenho são fundamentais para o sucesso da transição energética e dos transportes. As baterias de iões de lítio estabeleceram-se como a tecnologia mais utilizada para a eletrificação da mobilidade. No entanto, apesar dos avanços significativos em termos de densidade energética, desempenho, segurança e redução de custos, estão agora a aproximar-se dos seus limites teóricos. "Estamos a enfrentar uma procura crescente de armazenamento de energia em baterias", afirma o investigador de materiais Prof. Dr. Jürgen Janek, do Instituto de Química Física da Universidade Justus Liebig de Giessen (JLU). A sua resposta a este desafio é a procura de novos conceitos de células para baterias baseadas nos chamados sistemas pós-lítio. Juntamente com o seu grupo de trabalho, está a investigar soluções inovadoras no âmbito do POLiS Cluster of Excellence e do grupo de investigação "FestBatt" para baterias de estado sólido. No futuro, irá também impulsionar a mudança geracional urgentemente necessária nas baterias noutra rede de investigação: o projeto conjunto da UE TALISSMAN, no qual está a trabalhar com parceiros internacionais em baterias inovadoras de lítio-enxofre para a mobilidade sustentável.
A União Europeia (UE) financia o projeto TALISSMAN (Technologies for Advanced Lithium-Sulphur batteries towards Safe and Sustainable Mobility Applications) com um total de cerca de cinco milhões de euros no seu programa-quadro de investigação e inovação "Horizonte Europa". A JLU participa com cerca de 800.000 euros. O projeto é liderado pela FUNDACIÓN CIDETEC em Espanha, com outras instituições parceiras também provenientes de Espanha, Alemanha, França e Itália. O consórcio multidisciplinar é constituído por instituições de investigação e empresas industriais líderes.
O objetivo do consórcio de investigação é, por um lado, satisfazer a procura crescente de baterias de alta energia, rentáveis e seguras com soluções electroquímicas inovadoras que vão além das baterias de iões de lítio convencionais. Por outro lado, os investigadores irão reforçar a indústria europeia de baterias e contribuir para a autonomia industrial da UE com baterias de lítio-enxofre da chamada quinta geração.
"A investigação em baterias de Giessen está mais uma vez a desempenhar um papel pioneiro no desenvolvimento de novas e diversificadas tecnologias de baterias", afirma a Presidente da JLU, Prof. Dra. Katharina Lorenz, e felicita o Prof. Janek e a sua equipa pelo sucesso da aquisição do projeto conjunto. "O excelente trabalho neste promissor campo de investigação está agora a ser honrado pelo financiamento da UE - um grande reconhecimento do empenho dos nossos cientistas."
A principal vantagem das baterias de lítio-enxofre reside na sua potencialmente elevada densidade de energia gravimétrica. Estas baterias podem, por conseguinte, armazenar uma quantidade particularmente elevada de energia por peso ou massa da bateria. Além disso, o enxofre é barato e está disponível em grandes quantidades. No entanto, existem também alguns desafios. Por exemplo, a densidade de energia volumétrica é bastante baixa, razão pela qual a utilização de baterias de lítio-enxofre é particularmente adequada para aplicações em que um baixo peso da bateria é mais importante do que um baixo volume - por exemplo, nos sectores marítimo, aeroespacial e aeronáutico. Além disso, o lítio metálico é muito reativo, o que pode levar a alterações morfológicas no ânodo durante o processo de carregamento, o que prejudica a segurança. É aqui que o Prof. Janek e a sua equipa entram em ação: No projeto TALISSMAN, estão a desenvolver várias camadas intermédias produzidas artificialmente para melhorar a estabilidade e o desempenho das baterias de lítio-enxofre.
O projeto TALISSMAN tem início em julho de 2025 e será financiado durante quatro anos.
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