Um novo conceito pode tornar possíveis baterias mais ecológicas

Um novo conceito de bateria de alumínio tem o dobro da densidade de energia das versões anteriores, é feito de materiais abundantes e pode levar à redução dos custos de produção e do impacto ambiental. A ideia tem potencial para aplicações em larga escala, incluindo armazenamento de energia solar e eólica. Pesquisadores da Chalmers University of Technology, na Suécia, e do National Institute of Chemistry, na Eslovênia, estão por trás da ideia.

O uso da tecnologia de baterias de alumínio pode oferecer várias vantagens, incluindo uma alta densidade de energia teórica e o fato de já existir uma indústria estabelecida para sua fabricação e reciclagem. Em comparação com as baterias de íon-lítio de hoje' os pesquisadores' novo conceito pode resultar em custos de produção significativamente mais baixos.

& quot; Os custos materiais e os impactos ambientais que imaginamos com nosso novo conceito são muito menores do que o que vemos hoje, tornando-os viáveis ​​para uso em larga escala, como parques de células solares, ou armazenamento de energia eólica, por exemplo," diz Patrik Johansson, Professor do Departamento de Física da Chalmers.

& quot; Além disso, nosso novo conceito de bateria tem o dobro da densidade de energia em comparação com as baterias de alumínio que são' o estado da arte' hoje."

Projetos anteriores de baterias de alumínio usavam o alumínio como ânodo (o eletrodo negativo) - e a grafite como cátodo (o eletrodo positivo). Mas o grafite fornece um conteúdo de energia muito baixo para criar células de bateria com desempenho suficiente para serem úteis.

Mas no novo conceito, apresentado por Patrik Johansson e Chalmers, em conjunto com um grupo de pesquisa em Ljubljana liderado por Robert Dominko, o grafite foi substituído por um cátodo orgânico nanoestruturado, feito da molécula antraquinona baseada em carbono.

O cátodo de antraquinona foi amplamente desenvolvido por Jan Bitenc, anteriormente um pesquisador convidado da Chalmers do grupo do Instituto Nacional de Química da Eslovênia.

A vantagem dessa molécula orgânica no material catódico é que ela permite o armazenamento de portadores de carga positivos do eletrólito, solução na qual os íons se movem entre os eletrodos, o que possibilita maior densidade de energia na bateria.

& quot; Como o novo material catódico possibilita o uso de um portador de carga mais adequado, as baterias podem aproveitar melhor o potencial do alumínio'. Agora, continuamos o trabalho em busca de um eletrólito ainda melhor. A versão atual contém cloro - queremos nos livrar disso," diz o pesquisador Chalmers Niklas Lindahl, que estuda os mecanismos internos que governam o armazenamento de energia.

Até agora, não há baterias de alumínio disponíveis comercialmente e, mesmo no mundo da pesquisa, elas são relativamente novas. A questão é se as baterias de alumínio poderiam eventualmente substituir as baterias de íon de lítio.

& quot; Claro, esperamos que eles possam. Mas, acima de tudo, podem ser complementares, garantindo que as baterias de íon-lítio sejam usadas apenas quando estritamente necessário. Até agora, as baterias de alumínio têm apenas metade da densidade energética das baterias de íon de lítio, mas nosso objetivo a longo prazo é atingir a mesma densidade de energia. Ainda há trabalho a fazer com o eletrólito e com o desenvolvimento de melhores mecanismos de carga, mas o alumínio é, em princípio, um portador de carga significativamente melhor do que o lítio, uma vez que é multivalente - o que significa que cada íon' compensa' para vários elétrons. Além disso, as baterias têm o potencial de serem significativamente menos prejudiciais ao meio ambiente," diz Patrik Johansson.