Nobel de Química 2019 e a busca por um mundo recarregável

O prêmio Nobel de Química de 2019 vai para três cientistas que desenvolveram a tão famosa bateria de íons de lítio, tecnologia que revolucionou o mercado e que está hoje presente em carros elétricos e praticamente todos os aparelhos móveis.

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Ganhadores do Nobel de Química 2019 (da esquerda pra direita): John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino. Fonte: Johan Jarnestad, The Royal Swedish Academy of Sciences.

Publicado no The Nobel Prize

O prêmio Nobel de Química de 2019 foi agraciado em conjunto para John B. Goodenough (Universidade do Texas em Austin, EUA), M. Stanley Whittingham (Universidade Estadual de Nova York em Binghamton, EUA) e Akira Yoshino (Universidade Meijo, no Japão) “pelo desenvolvimento de baterias de íons de lítio”.

O Nobel de Química deste ano premia o desenvolvimento da bateria de íons de lítio. Esta poderosa bateria de peso leve recarregável é utilizada agora em tudo, desde celulares à notebooks e veículos movidos à energia elétrica. Ela também pode armazenar quantidades significantes de energia de origem solar e eólica, tornando possível uma sociedade livre do uso de combustíveis.

Baterias de íons de lítio são usadas mundialmente para carregar eletrônicos portáteis que utilizamos na comunicação, no trabalho, para estudar, ouvir música e buscar conhecimento. Estas baterias também potencializaram o desenvolvimento de carros elétricos que percorrem grandes distâncias e possibilitaram também o armazenamento de energia de fontes renováveis, como a solar e a eólica.

A criação da bateria de íons de lítio aconteceu durante a crise do petróleo da década de 1970. Stanley Whittingham trabalhou desenvolvendo métodos que poderiam levar à tecnologias que não usassem combustíveis fósseis. Ele pesquisou supercondutores e descobriu um material energeticamente rico, o qual ele utilizou para criar um cátodo em uma bateria de lítio. Este foi feito de dissulfeto de titânio, composto que em nível molecular tem espaços que podem abrigar/intercalar íons de lítio.

O ânodo da bateria foi feito parcialmente de lítio metálico, que tem uma forte tendência à liberar elétrons. Isso resultou em uma bateria que tinha um grande potencial de pouco mais de 2 Volts. No entanto, o lítio metálico é reativo e a bateria era muito explosiva para ser considerada viável.

John Goodenough previu que o cátodo teria potencial ainda maior caso fosse feito utilizando um óxido metálico ao invés de um dissulfeto metálico. Depois de uma pesquisa sistemática, ele demonstrou em 1980 que o óxido de cobalto com íons de lítio intercalados produzia aproximadamente 4 Volts. Este foi um importante avanço e levaria à baterias muito mais potentes.

Com o cátodo de Goodenough como ponto de partida, Akira Yoshino criou a primeira bateria de íons de lítio comercialmente viável em 1985. Ao invés de usar o lítio reativo no ânodo, ele utilizou Coque Verde de Petróleo (CVP, ou Petroleum Coke originalmente), um material derivado do petróleo que assim como o cátodo de óxido de cobalto, podia intercalar íons de lítio.

O resultado foi uma bateria muito leve e resistente que poderia ser recarregada centenas de vezes antes de ter sua performance deteriorada. A vantagem das baterias de íons de lítio é que elas não funcionam na base de reações químicas que quebram os eletrodos, mas sim através do fluxo de íons de lítio, indo do cátodo ao ânodo.

Baterias de íons de lítio revolucionaram nossas vidas desde que adentraram o mercado em 1991. Elas forneceram a base para uma sociedade wireless e livre de combustíveis fósseis, e são um grande benefício para a humanidade.

Os três dividirão igualmente o prêmio da Academia Real de Ciências Sueca de 9 milhões de coroas suecas, equivalente à 3,7 milhões de reais, ou 900 mil dólares.

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