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Baterias de lítio ganham o Prêmio Nobel de Química deste ano

A pesquisa de John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino abriu portas para celulares, laptops, carros elétricos e outras invenções

John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham e Akira Yoshino. Crédito: Niklas Elmehed; © Nobel Media

“Esta é uma história altamente carregada”, brincou Olof Ramström, membro do Comitê Nobel de Química, ao explicar por que o grupo concedeu hoje o Prêmio Nobel de Química a um trio de químicos que passaram décadas desenvolvendo a bateria de íons de lítio. Essas baterias, pequenas e poderosas em comparação com tecnologias de baterias mais antigas, possibilitaram a existência de telefones celulares, laptops, carros elétricos e dispositivos de energia renovável, como painéis solares, que podem ajudar a resolver os problemas das mudanças climáticas, disse Ramström.

O prêmio será compartilhado entre John B. Goodenough, da Universidade do Texas em Austin, M. Stanley Whittingham, da Universidade de Binghamton e Universidade Estadual de Nova York, e Akira Yoshino, que trabalha na Asahi Kasei Corporation e leciona na Universidade Meijo, no Japão. Eles dividirão o prêmio de quase um milhão de dólares.

As baterias de lítio são consideradas como dignas de Nobel há anos, diz Bonnie Charpentier, presidente da Associação Americana de Química. “Eu acho que é magnífico que Goodenough ganhou este ano”, diz ela, observando que, aos 97 anos, ele é o mais velho ganhador de um Nobel. Yoshino tem 71 anos, o que mostra que a pesquisa se estendeu por gerações.

De fato, foi na década de 1970 que Whittingham começou a pesquisa o uso de lítio, o menor e mais leve metal da tabela periódica dos elementos. Seu tamanho e peso tornaram possível embalar muita quantidade de lítio em um espaço pequeno, ao contrário de baterias grandes e pesadas de chumbo-ácido que dominavam na época. O lítio tinha também outra vantagem: ele cede facilmente seus elétrons, e baterias produzem eletricidade quando os elétrons fluem de uma extremidade — chamada ânodo —, para a outra, chamada cátodo. Whittingham colocou o lítio metálico em uma extremidade e um material de camadas chamado dissulfeto de titânio na outra; o titânio tem espaços que podem capturar os elétrons que fluem.

Mas essa combinação de materiais tinha o inesperado potencial de explodir.

Por volta de 1980, Goodenough trocou o titânio por um outro material em camadas, o óxido de cobalto, que se mostrou mais estável. A bateria também era mais potente, dobrando a capacidade de dois volts de Whittingham para quatro volts. Então, em 1985, Yoshino mudou o material na extremidade do ânodo da bateria para um chamado coque de petróleo, ao qual ele poderia adicionar lítio. Os elétrons fluíam com facilidade e segurança entre as duas extremidades, sem reagir com os materiais circundantes e sem degradá-los.

Essa combinação de qualidades proporcionou uma longa vida útil à bateria de Yoshino e significava que ela poderia ser recarregada várias vezes sem perder o desempenho. Em 1991, uma empresa japonesa começou a vender a primeira versão comercial dessa bateria, e um novo mundo da eletrônica móvel começou a tomar forma.

Josh Fischman