Nova Tecnologia de Eletrólito da CUHK Resolve Problemas de Segurança de Baterias de Íon de Lítio

Desde baterias recarregáveis em dispositivos eletrônicos portáteis até fontes de energia para bicicletas elétricas e veículos de nova energia, os acidentes de segurança causados por incêndios e combustão de baterias de íon de lítio tornaram-se cada vez mais o foco da atenção global. De acordo com um relatório da CNN no dia 22, uma nova tecnologia desenvolvida por uma equipe de pesquisa da Universidade Chinesa de Hong Kong (CUHK) pode reduzir significativamente o risco de explosões e incêndios em baterias de íon de lítio, e essa tecnologia deve ser aplicada comercialmente nos próximos 3 a 5 anos.

O relatório aponta que as baterias de íon de lítio têm sido amplamente utilizadas em vários dispositivos, que vão desde smartphones até veículos de nova energia. Pesquisadores afirmaram que as baterias de íon de lítio têm boa segurança em cenários de uso normal, mas o uso inadequado pode levar a riscos de incêndio e até consequências fatais em casos extremos. A razão é que o eletrólito preenchido dentro das baterias de íon de lítio é inflamável. Quando submetidas a perfurações físicas, sobrecarga, condições extremas de temperatura e umidade, ou defeitos no processo de produção, as baterias perdem gradualmente a estabilidade. Uma vez que uma anomalia ocorre, a temperatura da bateria aumenta rapidamente e ignita o eletrólito, desencadeando assim uma perigosa reação em cadeia conhecida como "fuga térmica". Dados estatísticos relevantes mostram que, apenas em 2024, 89 incidentes relacionados a fumaça, fogo ou anomalias de alta temperatura foram registrados no setor de transporte civil de aviação global; na vida cotidiana, acidentes de incêndio de baterias de bicicletas elétricas, patinetes elétricos e outros dispositivos também não são incomuns.

Para abordar esse ponto crítico de segurança, a comunidade científica global tem realizado ativamente pesquisas tecnológicas, como o desenvolvimento de eletrólitos sólidos ou em gel resistentes a altas temperaturas para substituir os eletrólitos líquidos tradicionais. No entanto, tais soluções exigem modificações em larga escala nas linhas de produção de baterias existentes, o que eleva significativamente o limiar de industrialização e limita a velocidade de popularização da tecnologia. Em contraste, o novo esquema de otimização de baterias de íon de lítio proposto pela equipe da CUHK precisa apenas substituir os componentes químicos no eletrólito existente, sem alterar os elos principais do processo de produção.

Pesquisadores da equipe explicaram que a causa principal dos incêndios em baterias de íon de lítio é a decomposição do eletrólito sob alta pressão, que libera uma grande quantidade de calor e desencadeia uma reação em cadeia. O eletrólito recém-desenvolvido adota um sistema de solvente binário, que pode bloquear com precisão esse processo de reação perigoso. Em condições de temperatura normal, o primeiro solvente pode manter a compactação da estrutura química interna da bateria, garantindo a saída de desempenho normal da bateria; quando a temperatura da bateria aumenta anormalmente, o segundo solvente ativará rapidamente o mecanismo de proteção, prevenindo riscos de incêndio na fonte ao afrouxar a estrutura química e desacelerar as reações relacionadas ao runaway térmico.

A CNN citou dados de testes laboratoriais mostrando que, após a bateria de íon de lítio que adota essa nova tecnologia ser perfurada por um prego, a temperatura subiu apenas 3,5 graus Celsius; em contraste, a temperatura das baterias de íon de lítio tradicionais disparou para 555 graus Celsius sob as mesmas condições de teste. Os pesquisadores enfatizaram que esse esquema técnico não terá um impacto negativo no desempenho central e na vida útil da bateria. Testes mostraram que, após 1000 ciclos de carga e descarga, a capacidade da bateria ainda pode manter mais de 80% do valor inicial, atendendo plenamente aos requisitos de aplicação comercial.

Vale a pena notar que, uma vez que esta tecnologia envolve apenas a substituição de componentes eletrolíticos sem a necessidade de modificar as linhas de produção existentes, ela possui as condições básicas para uma rápida industrialização. Estima-se que, após a produção em larga escala, o custo das baterias de íon de lítio que adotam esta tecnologia será basicamente o mesmo que o dos produtos mainstream atuais. No momento, a tecnologia relevante entrou na fase de avanço da comercialização. Donald Finnegan, um cientista sênior do Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA, comentou: "Esse avanço tecnológico é empolgante, significando que as futuras baterias de íon de lítio serão capazes de suportar condições de trabalho extremas, como altas temperaturas e curtos-circuitos, evitando fundamentalmente os riscos de incêndio."