PET pode virar componente para baterias íon-lítio

Pesquisadores da Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A*STAR) de Cingapura conseguiram transformar o plástico polietileno tereftalato (PET) em eletrólitos poliméricos, componentes essenciais para baterias de íon-lítio mais seguras. O estudo foi publicado Journal of Materials Chemistry A e é o primeiro relatório conhecido de uma bateria de íon-lítio funcional montada com polímeros reciclados de plásticos PET, usados regularmente para fazer garrafas de plástico.

O grupo de pesquisadores explica que os resíduos plásticos que são convencionalmente reciclados por meio de processos mecânicos e químicos, que têm suas desvantagens. Para a reciclagem mecânica, apenas uma pequena proporção de PET reciclado pode eventualmente ser usada, já que suas propriedades físicas degradam-se cada vez que passa por uma nova reciclagem devido à quebra da cadeia polimérica. Na reciclagem química o problema é o alto consumo de energia, além do uso monômeros purificados, o que torna o processo mais caro em comparação com o uso de polímeros virgens.

Os plásticos PET, que totalizaram 31 milhões de toneladas em todo o mundo em 2019, possuem recursos existentes que os tornam adequados para serem reciclados em eletrólitos poliméricos (PEs). O material PET é composto de componentes rígidos de tereftalato, que contribuem para suas excelentes propriedades mecânicas e podem ser aproveitados para aumentar a robustez mecânica dos PEs, o que, por sua vez, facilita a integração e fabricação do dispositivo. Também possuem ligações químicas facilmente quebráveis que permitem que esses polímeros sejam reaproveitados em novos blocos de construção químicos com facilidade. Estes podem então ser reconstituídos em novos polímeros para novas aplicações.

Os resíduos de garrafas PET foram usados pela equipe para projetar PEs à base de poliuretano. Em comparação com os eletrólitos líquidos convencionais atualmente usados em LiBs, os PEs são componentes alternativos promissores em baterias que têm o potencial de eliminar riscos de segurança, como riscos de vazamento de eletrólitos, aquecimento descontrolado, expansão de volume, crescimento de dendritos e riscos de incêndio.

Após constatar a viabilidade dos polímeros derivados de PET como eletrólitos de polímeros sólidos, a equipe estudou ainda mais sua condutividade iônica e desempenho de ciclagem quando usados como eletrólitos de polímero de gel para LiBs. Em detalhes, eles alcançaram uma condutividade de temperatura ambiente de 10-4 S/cm como um eletrólito gel-polímero (GPE), que é comparável aos sistemas comerciais existentes contendo eletrólitos líquidos.

A equipe também montou com sucesso um LiB funcional usando esses polímeros e mostrou que as células podem ser carregadas e descarregadas repetidamente em até 150 ciclos. O grupo de pesquisadores acredita que o desempenho promissor dessas baterias abre caminho para um futuro alimentado por energia mais sustentável, onde os resíduos de plástico PET podem ser transformados em materiais de PE, criando uma economia circular enquanto combate o crescente problema dos resíduos plásticos.