Nióbio: o produto químico que pode ajudar a carregar seu carro elétrico em minutos

Em uma área industrial ao sul da histórica cidade universitária de Cambridge, pesquisadores de uma empresa chamada Echion Technologies estão procurando a fórmula ideal para baterias de veículos de carga rápida.

Dado que muitos governos têm como meta final as emissões líquidas de carbono zero, tal invenção seria muito oportuna.

Os carros elétricos já têm capacidade de longa distância – um alcance de 322 quilômetros não é incomum – mas muitos precisam de horas conectados para atingir uma carga completa.

Ser capaz de conseguir isso em menos de uma hora tornaria as viagens cross-country mais viáveis, tornando um veículo elétrico uma perspectiva mais atraente para os consumidores.

O carregamento mais rápido também pode melhorar a produtividade de ônibus elétricos ou vans de entrega, permitindo mais tempo na estrada e menos tempo conectado à fonte de alimentação.

Baterias que podem ser carregadas rapidamente também podem facilitar o uso de trens elétricos sem a instalação de infraestrutura de eletrificação cara, como equipamentos de linha aérea.

A sede da Echion em Sawston, perto de Cambridge, no sudeste da Inglaterra. Foto: Daniel Bardsley / The National

O trabalho na sede da Echion Technologies no sudeste da Inglaterra se concentra em um elemento químico do qual muitas pessoas nunca ouviram falar: o nióbio.

Apesar de seu perfil discreto, o nióbio está no radar como um material potencial para ânodos de bateria de íon-lítio – o material em uma bateria de íon-lítio que recebe íons de lítio – desde a década de 1980.

Numerosas empresas em todo o mundo estão investigando seu uso, então esse metal, às vezes encontrado em aço inoxidável, pode desempenhar um papel significativo na transição para o transporte elétrico.

"O trabalho que foi feito anteriormente foi um ponto de partida. Não foi otimizado como material comercial", diz Benjamin Ting, diretor comercial da Echion Technologies

"Era o foco da Echion encontrar o material ideal para ser usado como um ânodo de bateria adequado para uso em mercados de massa."

Como muita pesquisa e desenvolvimento, esses esforços não são nada além de meticulosos: nos últimos anos, a Echion Technologies examinou cerca de 1.000 materiais candidatos a ânodo à base de nióbio e selecionou "uma proporção muito estreita".

A equipe de pesquisa e desenvolvimento - que no total representa cerca de dois terços dos mais de 30 funcionários da empresa - produz pós contendo misturas de substâncias químicas em proporções variadas, que são sintetizadas em um forno.

O pó é então misturado em tintas e testado para ver quão bem eles revestem a folha para se tornarem eletrodos.

Os eletrodos resultantes são testados em dezenas de pequenas baterias semelhantes a moedas, cada uma externamente semelhante a baterias encontradas em, digamos, controles remotos de televisão ou leitores de cartões bancários.

"Nossos resultados em nível de moeda levaram vários grandes fabricantes de células a iniciar o desenvolvimento de formatos comerciais usando nosso material", disse Ting.

Otimizar o desempenho da bateria envolve fazer malabarismos com várias variáveis. Entre eles estão a taxa de carga, a densidade de energia, a densidade de potência, a temperatura operacional, o número de ciclos de carga e descarga que uma bateria pode durar, além de sua segurança e sustentabilidade.

Otimizar a taxa de carga e a densidade de energia é de particular importância, porque as baterias de carregamento mais rápido geralmente têm uma densidade de energia mais baixa.

"Muitas vezes, se você tentar otimizar para um, verá uma troca em outros", disse Ting, um engenheiro australiano. "Dizemos que oferecemos o melhor equilíbrio."

Criar algo que seja viável como produto de produção em massa é um “grande passo”, desde encontrar um material que funcione bem no laboratório. Mas a empresa está discretamente confiante de que desenvolveu um material de ânodo que pode ser atraente no mercado.

"Não dizemos que mudamos o jogo, mas gostamos de pensar que faremos a diferença para várias grandes indústrias", diz Ting. "Somos pragmáticos, o que dá confiança a quem deseja se comprometer com qualquer novo material de bateria, pois é um investimento e compromisso de longo prazo."