Laboratório NUS para construir rapidamente

CINGAPURA - Uma instalação da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) está desenvolvendo baterias que devem permitir que um veículo elétrico (EV) seja totalmente carregado no tempo que leva para bombear gasolina em um posto de gasolina.

Feitas com o metal nióbio, essas baterias devem durar uma década inteira a mais do que as que alimentam os EVs hoje e, possivelmente, durar mais que o próprio veículo.

As baterias de carregamento rápido estão entre os principais projetos de uma nova instalação NUS de inovação em baterias de US$ 5 milhões – apoiada pela National Research Foundation – que foi inaugurada oficialmente em 22 de maio.

Isso marca a entrada da NUS na corrida para criar a próxima geração de baterias, já que as baterias de íon-lítio estão atualmente em falta em meio a um boom de energia elétrica.

O laboratório foi lançado em parceria com a empresa brasileira CBMM, maior fornecedora mundial de nióbio, para desenvolver baterias de carga rápida com vida útil de 30 anos.

A instalação permite que os desenvolvedores construam e testem todas as partes de seu protótipo de bateria em um local, em vez de recorrer a vários fabricantes para desenvolver cada peça de bateria, disse o professor Antonio H. Castro Neto, diretor do NUS' Center for Advanced 2D Materials (CA2DM ).

O centro abriga a nova instalação - o Laboratório Avançado de Baterias CBMM-CA2DM.

Os fabricantes podem usar uma série de ferramentas de teste de bateria, como um forno para cultivar novos materiais e scanners de raios X para estudar as propriedades dos elementos usados.

O laboratório também possui uma sala seca – onde a umidade é mantida em 1% – e uma câmara sem oxigênio para testes de bateria, além de uma sala à prova de fogo onde a durabilidade dos protótipos pode ser testada com segurança.

“O projeto é praticamente uma linha piloto de produção de baterias”, disse o Prof. Castro Neto.

"Não é uma instalação de grande volume como uma gigafábrica; a ideia é produzir baterias suficientes para fabricantes terceirizados testarem, dar uma olhada e aprová-las para uso no mercado".

A instalação está aberta a fabricantes de baterias aprovados e empresas interessadas em desenvolver baterias de próxima geração, disse o professor Castro Neto.

Ele acrescentou que cada projeto será revisado por um painel de cientistas, que precisam ser convencidos de que o projeto é realmente inovador, em vez de fornecer uma melhoria incremental para as baterias já disponíveis.

O centro aposta primeiro nas baterias de nióbio-grafeno, que combinam a estrutura molecular resistente do nióbio com a condutividade elétrica do grafeno, disse o chefe global de baterias da CBMM, Rogério Ribas.

Nos últimos quatro anos, a CBMM vendeu nióbio para melhorar a durabilidade de baterias usadas em eletrônicos, como patinetes elétricos e ferramentas elétricas, disse Ribas.

A empresa agora pretende tornar a tecnologia mais conveniente e duradoura, com um protótipo de bateria de nióbio-grafeno previsto para ser produzido em 2024.

A estrutura do nióbio é mais resistente ao estresse durante o carregamento da bateria, o que prolonga a vida útil da bateria e evita o superaquecimento, disse Ribas.

Uma vez prontas, as baterias de nióbio podem ser carregadas pelo menos 10.000 vezes, mantendo cerca de 80% de sua capacidade inicial, disse ele. Essa projeção é até cinco vezes maior do que as baterias EV padrão de hoje são capazes.

"Se você tem uma bateria que dura mais, não precisa substituir e trazer novos materiais para o mercado", disse Ribas.

A empresa pretende desenvolver baterias de carro que possam carregar totalmente em 10 minutos – cerca de três vezes mais rápido do que as mais recentes células de carregamento rápido encontradas em EVs hoje – mantendo as baterias duráveis ​​e seguras de usar.

Ribas acrescentou que ainda não se sabe quanto tempo cada carga durará em uma bateria construída com nióbio, mas as capacidades de carregamento rápido significarão que baterias menores podem atender a mais veículos.

Essas baterias estão entre as várias células de próxima geração que pretendem oferecer uma alternativa mais sustentável à produção de baterias de íon-lítio, que produzem lixo tóxico quando descartadas.