Bateria de lítio-ar desenvolvido pelo Instituto Nacional de Ciência de Materiais do Japão atingiu uma densidade de energia de 500Wh/kg. Para atingir esse objetivo, os pesquisadores identificaram problemas críticos desta tecnologia para melhorar seu desempenho e eliminar seus fatores limitantes, como reações químicas indesejadas e a necessidade de usar oxigênio puro. A empresa Softbank permitiu testes reais com ele para demonstrar suas vantagens.
Em uma bateria de íon de lítio convencional o eletrodo negativo é feito de grafite, o positivo é feito de um óxido de metal, como óxido de cobalto de lítio, e o eletrólito é um sal de lítio dissolvido em um solvente orgânico. A ação da bateria depende do movimento dos íons de lítio entre os eletrodos. As baterias de íons de lítio se deterioram com o tempo e suas densidades de energia relativamente baixas significam que precisam ser recarregados com frequência.
As baterias de lítio-ar (ou oxigênio de lítio) são consideradas as baterias do futuro, devido à sua alta densidade de energia teórica, que pode ser até dez vezes maior do que uma bateria de íon de lítio. O valor que pode atingir neste troço é comparável ao da gasolina, o que permitiria a um carro elétrico fazer mais do que 600 quilômetros com uma única carga com uma bateria muito mais leve do que as atuais baterias de íon-lítio, oferecendo também uma vida útil mais longa.
No entanto, os protótipos criados em outros estudos só podiam funcionar com oxigênio puro, oferecendo uma baixa taxa de desempenho e reações químicas indesejadas, dificultando o desenvolvimento. Seu design envolve um eletrodo negativo de metal de lítio, um eletrólito não aquoso e um eletrodo positivo, todos trabalhando em conjunto. Essas células eletroquímicas aproveitam a oxidação do lítio no ânodo e a redução do oxigênio no cátodo. Em alguns projetos, durante o download, o quantidade excessiva de eletrólito provoca a formação de peróxido de lítio criando várias reações colaterais indesejáveis que o atacam, reduzindo a eficiência geral da bateria. Sua viabilidade técnica e econômica ainda parece muito distante.
A equipe de pesquisadores do Instituto Nacional de Ciências de Materiais do Japão identificou o fatores críticos que lhe permitem melhorar o seu desempenho desenvolvendo um novo eletrólito na quadro do projeto ALCA-Primavera . Este material permite aproveite todo o potencial de armazenamento dessa tecnologia. Além disso, em colaboração com a empresa Softbank, conseguiu submetê-lo a testes reais.
A tecnologia de fabricação de células de bateria da Softbank alcançou um protótipo que atinge 500 Wh/kg densidade de energia, dobrando os valores usuais alcançados com baterias de íon-lítio. Como os autores escrevem na documentação da pesquisa, é também “a primeira realização mundial de uma reação de carga/descarga de uma bateria de lítio-ar de alta qualidade em temperatura ambiente”.