UC San Diego desenvolve upcycling que transforma baterias LFP usadas em material de maior desempenho

Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego (UC San Diego) desenvolveram um método inédito de "upcycling" que transforma cátodos de baterias de fosfato de ferro-lítio (LFP) usadas em um material de maior desempenho, o fosfato de manganês-ferro-lítio (LMFP). A descoberta, publicada na revista Joule em 1º de julho de 2026, representa um avanço significativo na gestão do crescente volume de baterias de íon-lítio em fim de vida, oferecendo uma rota mais eficiente e ambientalmente amigável para a cadeia de suprimentos de energia.

A inovação se destaca por não degradar as baterias a produtos químicos brutos, como fazem os métodos de reciclagem convencionais que empregam calor elevado ou reagentes agressivos. Em vez disso, o processo da UC San Diego utiliza a estrutura existente do material LFP para criar um componente de maior valor e capacidade de armazenamento de energia, reduzindo o consumo energético, a geração de resíduos e as emissões associadas aos tratamentos atuais.

As baterias LFP são um pilar da transição energética, respondendo por quase metade do mercado global de íon-lítio. Sua popularidade advém da segurança, longa vida útil e custo mais baixo, já que dispensam metais caros como cobalto ou níquel. Elas são amplamente empregadas em veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia em escala de rede, o que torna a reciclagem eficiente um desafio cada vez mais premente à medida que mais unidades atingem o fim de sua vida útil.

O processo de upcycling começa com a desmontagem das baterias usadas, onde a estrutura interna, conhecida como "jelly roll", é desenrolada e cortada em folhas. O material é então imerso em água, e uma agitação mecânica suave ajuda a separar o revestimento do cátodo da folha de alumínio, que também pode ser reciclada. O material preto resultante, contendo o cátodo LFP, é seco e moído até virar um pó.

A etapa crucial envolve a adição de sais de lítio, manganês e fosfato ao pó de LFP. O desafio reside na incompatibilidade estrutural inicial entre os sais e o LFP. Para contornar isso, os pesquisadores criam um material intermediário, o fosfato de manganês-lítio (LMP), cuja estrutura cristalina é similar à do LFP, permitindo uma mistura homogênea. O pó é então moído mecanicamente e aquecido, promovendo a formação do LMP e, em seguida, a difusão dos átomos de manganês, que substituem parte dos átomos de ferro, transformando a mistura em uma estrutura LMFP uniforme.

Para o professor Zheng Chen, autor sênior do estudo, e Wei Li, pesquisador de pós-doutorado e primeiro autor, a metodologia representa um salto em relação aos esforços anteriores de seu laboratório, que se limitavam a restaurar o LFP à sua química original. "Este método pode oferecer um uso final mais valioso para baterias usadas", afirmou Chen, destacando o potencial de criar um produto com desempenho superior ao original.

A equipe demonstrou a eficácia do método em diversos tipos de baterias LFP usadas de diferentes fabricantes. O material LMFP upcycled apresentou desempenho confiável tanto em baterias tipo "coin cell" de laboratório quanto em células tipo "pouch", similares às usadas em veículos elétricos comerciais e sistemas de armazenamento de energia, com uma fina camada de carbono formada durante o processo que melhora a condutividade elétrica e a durabilidade.

Embora não haja impacto imediato em tarifas ou encargos do setor elétrico, a viabilidade comercial e a escala desta tecnologia poderiam, no futuro, influenciar significativamente os custos de baterias e a disponibilidade de materiais. Isso teria reflexos diretos no custo de veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia, e indiretos no planejamento e operação do sistema elétrico, promovendo uma cadeia de suprimentos mais sustentável e de maior desempenho.

Os inventores Zheng Chen e Wei Li já depositaram um pedido de patente relacionado ao upcycling direto de LFP para LMFP através do UC San Diego Office of Innovation and Commercialization, protegendo a propriedade intelectual da tecnologia. Este desenvolvimento é uma descoberta científica e não está associado a uma alteração regulatória ou de mercado com regras, limites ou datas de vigência imediatas, mas seu potencial transformador é significativo.