Mike Zimmerman gosta de chocar seus convidados martelando um prego em uma bateria de metal sólido de polímero de lítio. Nada acontece – e isso é uma coisa boa. A bateria de Zimmerman é um novo modelo de íon de lítio, amplamente utilizado em vários produtos, desde smartphones até carros. As atuais baterias, como sabe qualquer um que tenha seguido os problemas recentes da Samsung com smartphones inflamáveis, podem ser bombas-relógio. O líquido dentro delas pode pegar fogo se houver algum tipo de curto-circuito. E furá-las com um prego definitivamente não é recomendado.
Com isso em mente, a demonstração de Zimmerman chama a atenção. Sua startup, em Woburn, Massachusetts (EUA), a Ionic Materials, está na vanguarda de projetos de baterias mais seguras. A empresa trabalha em versões de polímero de lítio “sólido”, que reduz sua natureza inflamável. Quando começar a ser comercializada, também permitirá que projetistas de dispositivos eletrônicos sejam mais criativos, pois poderão usar um material semelhante ao plástico (o polímero) que permite um formato menor e mais flexível e requer menos mecanismos complexos de segurança.
“Santo Graal” das baterias
“Meu sonho é criar o Santo Graal das baterias sólidas”, diz Zimmerman. Após quatro anos de desenvolvimento, ele acredita que está quase lá e espera começar a produção nos próximos dois anos. A Ionic Materials surgiu na nova onda da pesquisa acadêmica e comercial nos Estados Unidos, na Europa e na Ásia, para desenvolver tecnologias em um momento em que os consumidores exigem mais autonomia de telefones e carros.
O interesse em baterias sólidas teve destaque em setembro, quando a agência de apoio à pesquisa em tecnologia de geração do Departamento de Energia dos EUA anunciou 16 prêmios que visavam acelerar o desenvolvimento da bateria sólida – um deles foi o contrato de US$ 3 milhões para a Ionic Materials.
Há cada vez mais evidência de que, depois de décadas de desenvolvimento dolorosamente lento, as baterias estão prestes a adentrar uma nova geração da ciência dos materiais. Historicamente, as pilhas são a grande exceção no progresso exponencial de processamento e armazenamento. Nos últimos 150 anos, na verdade, apenas algumas baterias recarregáveis chegaram ao mercado de consumo. “É um desafio enorme. O progresso na área acontece muito lentamente e a melhoria da química da bateria é muito difícil”, afirma Ilan Gur, diretor da Cyclotron Road, um projeto de apoio a inovações relacionadas à energia no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, em Berkeley, Califórnia.
Decepções
Ilan Gur menciona decepções com baterias que datam de mais de um século. Thomas Edison expressou sua frustração com a tecnologia em uma entrevista em 1883: “A bateria de armazenamento é uma daquelas coisas peculiares que apelam à imaginação e manipuladores não poderiam desejar nada mais perfeito que ela”.
Projetistas de dispositivos eletrônicos voltados ao consumidor moderno não estão muito otimistas. “O único avanço verdadeiro nessa tecnologia que vi durante minha carreira foram as baterias de lítio de íon, há mais de 18 anos”, diz Tony Fadell, engenheiro elétrico que liderou o projeto do iPod e do iPhone original da Apple, antes de fundar a Nest, fabricante de termostatos domésticos.
As baterias de íon de lítio, introduzidas comercialmente em 1991 pela Sony, ofereceram uma vantagem significativa sobre as recarregáveis de níquel-cádmio por serem mais compactas e terem melhor capacidade em termos de recarga. Mas elas também têm o potencial para falhas que, em duas ocasiões, obrigaram o setor de eletrônicos a realizar amplos recalls. A Sony teve uma série de problemas com baterias que pegaram fogo a partir de 2000, culminando com o recall de 4,2 milhões de laptops, em 2006.
Recentemente, o recall do sofisticado smartphone Galaxy Note 7 da Samsung trouxe as baterias inflamáveis de volta aos noticiários, depois que usuários ao redor do mundo relataram que seus celulares estavam pegando fogo. O motivo ainda não está claro.
Muitos especialistas dizem acreditar que a falha está no desejo das empresas eletrônicas sul-coreanas de criar uma bateria mais fina, levando ao design de um separador ultrafino, característica de segurança destinada a evitar que os eletrodos da bateria entrem em contato uns com os outros. Isso poderia causar um curto-circuito, levando ao fogo ou à explosão.
Técnicas pouco conhecidas
Mike Zimmerman tem formação no mundo dos semicondutores; trabalhou na Bell Labs e depois em uma empresa chamada Quantum Leap Packaging. Vários pesquisadores universitários que trabalharam com ela acreditam que a experiência o levou a uma tecnologia que terá uma produção mais simples do que as tecnologias concorrentes de polímero e cerâmica, que estão sendo exploradas.
“O mais interessante sobre Mike e sua equipe é que estão usando técnicas de produção conhecidas, emprestadas da indústria dos semicondutores”, disse Jay Whitacre, físico da Universidade Carnegie Mellon que esteve envolvido com a Ionic Materials quando esta começou a funcionar, e que agora é cientista chefe da Aquion Energy, fabricante de baterias industriais e domésticas sediada em Mt. Pleasant, Pensilvânia.
O novo progresso está levando tecnólogos da área a acreditar que as baterias podem finalmente sair da rotina. “Estamos em uma idade de ouro do novo desenvolvimento da química, algo que não é visto há 30 ou 40 anos, desde a última crise de energia. É um momento muito estimulante para o desenvolvimento da tecnologia de armazenamento”, afirma Paul Albertus, gerente de programação da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada do Departamento de Energia.
