Pioneiros das baterias de iões deíons lítio ganham o Préêmio Nobel da Química 2019

O Prêmio Nobel da Química de 2019 foi atribuído a John B. Goodenough da Universidade do Texas em Austin, M. Stanley Whittingham da Universidade de Binghamton e Akira Yoshino da Asahi Kasei Corporation e da Universidade de Meijo “pelo desenvolvimento de baterias de íons lítio”. Os três dividirão igualmente o prêmio de cerca de 1 milhão de dólares.

“A bateria de íons lítio está moldando o mundo moderno de formas que não poderiam ter sido antecipadas quando foi descoberta pela primeira vez”, diz Gavin Harper, investigador no Instituto Faraday e especialista em energias renováveis na Universidade de Birmingham. “É uma tecnologia que tornou possíveis dispositivos semelhantes ao Star Trek que temos no mundo moderno, desde relógios inteligentes a telefones.”

As baterias de íons lítio funcionam através do fluxo reversível de íons lítio entre um anodo e um catodo.

A história da descoberta de baterias de íons lítio remonta à década de 70, durante a crise do petróleo da década. Naquela época, Whittingham, que trabalhava para a empresa de petróleo e gás Exxon, estava investigando materiais ricos em energia quando descobriu como fazer um catodo de bateria com dissulfureto de titânio (TiS₂). O TiS₂ é um material estratificado e os íons lítio deslizam entre suas camadas—um processo conhecido como intercalação. Whittingham combinou isso com um anodo feito de lítio metálico e adicionou um eletrólito líquido orgânico que poderia conduzir íons lítio entre os dois eletrodos. Esta foi a primeira bateria de lítio recarregável.

Mas a bateria não ficou sem suas falhas. O metal de lítio pode formar agulhas de uísque que causaram o curto-circuito, superaquecimento e, possivelmente, explosão da bateria. Goodenough, que trabalhava na Universidade de Oxford, descobriu que os íons lítio também podiam intercalar-se através do óxido de cobalto. Na mesma época, Yoshino, que trabalhava na Asahi Kasei Corp., mostrou que os íons lítio também poderiam intercalar-se no coque de petróleo.

Usando óxido de cobalto como cátodo e coque de petróleo como ânodo, os investigadores tinham uma bateria que podia funcionar a cerca de 4 V, muito superior à bateria de cerca de 2,4 V desenvolvida por Whittingham. Também era mais seguro porque não continha lítio metálico. A bateria poderia ser recarregada centenas de vezes sem que o seu desempenho se deteriorasse e foi introduzida comercialmente em 1991.

O reconhecimento do trabalho destes químicos com o Prêmio Nobel tem sido antecipado pelos químicos há muitos anos. Aos 97 anos, Goodenough é o mais antigo ganhador do Nobel da história. “Havia muitos cientistas que estavam realmente torcendo por Goodenough este ano”, diz Harper.

Olof Ramström, membro do Comitê Nobel da Química, não resistiu a um trocadilho de bateria, pois explicou o trabalho do trio durante uma conferência de imprensa esta manhã, chamando-lhe “uma história altamente carregada de enorme potencial”.

A presidente da American Chemical Society (ACS), Bonnie Charpentier, diz que o anúncio do Nobel deste ano é “particularmente emocionante porque a invenção da bateria de íons lítio é algo que todos em todo o mundo podem ver a importância - ela permite o transporte, a comunicação, o armazenamento e a portabilidade da energia que torna as pessoas mais eficientes e seguras”. Ela acrescenta: “É realmente emocionante ver algo que reconheça o trabalho colaborativo, com base em um trabalho após o outro, de três dos nossos companheiros de longo prazo. Entre eles, eles têm mais de 100 anos de filiação na ACS.” C&EN é publicada pela ACS.

Harper também acha que o prêmio é oportuno. “Sentamo-nos nesta encruzilhada onde há uma maior consciência do impacto que estamos tendo no mundo e da necessidade de descarbonização”, diz ele. “Parece que esses esforços estão atingindo um crescendo, então eu acho que é realmente oportuno que essa tecnologia que realmente está no nexo de tantas outras tecnologias e permite a descarbonização deve surgir este ano”.