SEM CATEGORIA, TECNOLOGIA

Um novo conceito poderia possibilitar baterias mais ecológicas

Um novo conceito para uma bateria de alumínio tem o dobro da densidade de energia das versões anteriores, é feito de materiais abundantes e pode levar a custos de produção reduzidos e impacto ambiental. A ideia tem potencial para aplicações em larga escala, incluindo armazenamento de energia solar e eólica. Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, e do Instituto Nacional de Química, na Eslovênia, estão por trás da idéia.

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

“Os custos de material e os impactos ambientais que projetamos de 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 de Chalmers.

“Além disso, nosso novo conceito de bateria tem o dobro da densidade de energia em comparação com as baterias de alumínio que são as mais modernas atualmente.”

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

Mas, no novo conceito, apresentado por Patrik Johansson e Chalmers, junto com um grupo de pesquisa em Lubliana, liderado por Robert Dominko, a grafite foi substituída por um cátodo nanoestruturado orgânico, feito da molécula de carbono antraquinona.

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

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

“Como o novo material do cátodo possibilita o uso de um suporte de carga mais apropriado, as baterias podem aproveitar melhor o potencial do alumínio. Agora, continuamos o trabalho procurando um eletrólito ainda melhor. A versão atual contém cloro – nós quer se livrar disso “, diz Niklas Lindahl, pesquisadora de Chalmers, que estuda os mecanismos internos que governam o armazenamento de energia.

Até o momento, não existem baterias de alumínio disponíveis comercialmente e, mesmo no mundo da pesquisa, elas são relativamente novas. A questão é se as baterias de alumínio podem eventualmente substituir as baterias de íon-lítio.

“Obviamente, esperamos que eles possam. Mas, acima de tudo, eles podem ser complementares, garantindo que as baterias de íon-lítio sejam usadas apenas onde for estritamente necessário. Até agora, as baterias de alumínio têm apenas metade da energia densa que as baterias de íon-lítio, mas nosso objetivo a longo prazo é atingir a mesma densidade de energia. Resta trabalhar com o eletrólito e desenvolver melhores mecanismos de carregamento, mas o alumínio é, em princípio, um portador de carga significativamente melhor que o lítio, pois é multivalente – o que significa que todos os o íon ‘compensa’ vários elétrons. Além disso, as baterias têm o potencial de serem significativamente menos prejudiciais ao meio ambiente “, diz Patrik Johansson.

“Conceito e mecanismo eletroquímico de um ânodo de metal Al – bateria de cátodo orgânico ” é publicado na revista Energy Storage Materials .