Baterias que se reparam sozinhas prometem maior vida útil e autonomia para carros elétricos

As baterias são um dos maiores obstáculos à adoção em massa de veículos elétricos (EV). E se pudessem não só durar mais, mas também repararem-se sozinhas? Essa é a visão que impulsiona investigadores como Johannes Ziegler e Liu Sufu, que estão a trabalhar para tornar isso realidade.

As vendas de veículos elétricos na Europa estão a aumentar, com um crescimento de 20% em fevereiro em comparação com o mesmo mês de 2024. Os veículos elétricos são essenciais para a eletrificação dos transportes e a redução das emissões de carbono que destroem o planeta, mas a sua jornada não está isenta de desafios.

A maioria dos veículos elétricos depende de baterias de iões de lítio, semelhantes às dos nossos telemóveis, mas muito maiores e mais complexas. Uma bateria de veículo elétrico contém dezenas de quilos de metais valiosos (lítio, níquel e cobre) e deve durar mais de uma década, correspondendo à vida útil esperada de um veículo elétrico.

Para enfrentar este desafio, uma equipa de investigadores reuniu-se no âmbito de uma iniciativa financiada pela UE denominada PHOENIX, com o objetivo de desenvolver baterias que se possam regenerar. O objetivo é prolongar a vida útil das baterias, torná-las mais seguras e reduzir a necessidade de novos metais para a sua fabricação.

"A ideia é aumentar a vida útil da bateria e reduzir a pegada de carbono, pois a mesma bateria pode reparar-se a si própria, de modo a sejam necessários globalmente menos recursos", disse Ziegler, cientista de materiais do Instituto Fraunhofer de Pesquisa de Silicatos (ISC), na Alemanha. Em 2023, a UE identificou 34 materiais como críticos, incluindo metais para baterias, como lítio, níquel, cobre e cobalto.

Foto: EPA

O projeto PHOENIX tem o nome da mítica ave que renasce das suas próprias cinzas: um símbolo do renascimento e a renovação que os investigadores esperam alcançar na tecnologia das baterias. A faísca está alta A legislação da UE exige que todos os carros e carrinhas novos vendidos a partir de 2035 tenham emissões zero. O objetivo é reduzir significativamente as emissões de gases com efeito de estufa do setor dos transportes.

Para que isso aconteça, os carros elétricos precisarão de baterias melhores.

Deteção e acionamento

Qualquer pessoa que tenha um telemóvel conhece a frustração com as baterias: após alguns anos, a vida útil diminui drasticamente. O mesmo problema afeta os veículos elétricos, só que em maior escala. Isso acontece porque partes da bateria se degradam à medida que são repetidamente carregadas e descarregadas ao longo do tempo.

Cientistas da Bélgica, Alemanha, Itália, Espanha e Suíça estão a colaborar para projetar sensores que detetam alterações numa bateria de iões de lítio à medida que envelhece e acionam a autorreparação da bateria quando necessário. O objetivo é duplicar a vida útil das baterias e, por extensão, a vida útil dos veículos elétricos.

Atualmente, o cérebro das baterias, (os sistemas de gestão BMS), monitorizam a tensão e a temperatura dentro da bateria para garantir que esta não sobreaquece e ocorram problemas de segurança.

"Atualmente, o que é detetado é muito limitado: temperatura, tensão e corrente em geral. Além de fornecer uma estimativa da energia disponível restante, garante a segurança", afirmou Yves Stauffer, engenheiro do Centro Suíço de Eletrónica e Microtecnologia (CSEM), um centro de inovação que desenvolve tecnologias disruptivas. Stauffer lidera a investigação do BMS.

A equipa PHOENIX pretende ir mais longe, introduzindo sensores e disparadores avançados. Alguns deles irão detetar quando a bateria se expandir, outros irão gerar um mapa de calor e alguns monitorizarão gases perigosos, como hidrogénio ou monóxido de carbono.

Todos esses sensores fornecerão um sistema de alerta precoce sobre o estado da bateria.

Quando o cérebro da bateria decide que é necessário reparar, a reparação é ativada. Isso pode significar, por exemplo, contrair a bateria para voltar ao formato original ou aplicar calor direcionado para acionar mecanismos de autorreparação internos.

"A ideia é possibilitar que algumas ligações químicas únicas se recuperem mediante um tratamento térmico", explicou Sufu, químico especialista em baterias do CSEM que também trabalha no PHOENIX.

Outra abordagem de autorregeneração utiliza campos magnéticos para quebrar dendritos, estruturas metálicas ramificadas que se formam nos elétrodos da bateria durante o carregamento e podem causar curtos-circuitos e falhas.

A dimensão é importante

Os investigadores do PHOENIX também pretendem aumentar a autonomia dos veículos elétricos e reduzir o tamanho das baterias.

"Estamos a tentar desenvolver baterias de última geração com maior densidade energética", afirmou Sufu. Isso significa que um veículo elétrico precisaria de uma bateria menor, o que o tornaria mais leve e lhe permitiria fazer mais quilómetros com uma única carga.

Uma estratégia é substituir o grafite, o material usado nos lápis, por silício, que se situa entre os metais e os não metais.

Isso não é amplamente adotado nas baterias comerciais atuais, em parte porque o silício é menos estável e seu volume pode expandir até 300% durante a carga e descarga, explicou Sufu. Com silício no interior, uma bateria teria de ser capaz de suportar estas mudanças drásticas ou reparar-se a si própria.

Em março de 2025, um novo lote de protótipos de sensores e disparadores foi desenvolvido e enviado aos parceiros para testes em bolsas de células de baterias: baterias de iões de lítio flexíveis, leves e planas.

No entanto, embora carregar uma bateria com sensores seja ótimo para fornecer informações sobre o seu estado de saúde, isso também aumenta o custo. A equipa está, portanto, focada em identificar quais tecnologias oferecem benefícios suficientes para justificar o custo dos veículos elétricos.

Qualquer que seja a abordagem adotada, permitirá que os futuros veículos elétricos tenham uma maior durabilidade e autonomia, com baterias mais seguras, compactas e que consumam menos recursos.

Prolongar a vida útil da bateria também reduzirá a pegada de carbono dos veículos elétricos, oferecendo uma vantagem mútua para os consumidores e para o ambiente.

"É desafiador prolongar a vida útil das baterias e trabalhar em veículos elétricos", afirmou Ziegler. "O importante é juntar todas as peças."

A investigação deste artigo foi financiada pelo Programa-Quadro Horizonte da UE. Os pontos de vista dos entrevistados não refletem necessariamente os da Comissão Europeia. Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE.

Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE.