Novo design faz com que as baterias de alumínio durem mais tempo
As grandes baterias para armazenamento a longo prazo de energia solar e eólica são fundamentais para a integração de fontes de energia abundantes e renováveis na rede elétrica dos EUA. No entanto, há falta de tecnologias de baterias seguras e fiáveis para apoiar o impulso para uma energia sustentável e limpa. Agora, os investigadores que publicaram um relatório na ACS Central Science conceberam uma bateria de iões de alumínio (Al-ion) rentável e amiga do ambiente que poderá ser a solução.
As baterias de iões de lítio (Li-ion) estão presentes em muitos aparelhos eletrónicos de consumo comuns, incluindo ferramentas elétricas e veículos elétricos. Estas baterias são omnipresentes devido à sua elevada densidade energética. Mas o custo do lítio é proibitivo para os grandes sistemas de baterias necessários para o armazenamento de energia à escala dos serviços públicos, e a inflamabilidade das baterias de iões de lítio representa um risco de segurança considerável. Os potenciais substitutos para sistemas fiáveis de armazenamento de energia a longo prazo incluem as baterias recarregáveis de iões de alumínio. No entanto, o seu eletrólito mais comum, o cloreto de alumínio líquido, corrói o ânodo de alumínio e é altamente sensível à humidade, o que agrava a corrosão. Ambos os fatores contribuem para uma fraca estabilidade e um declínio do desempenho elétrico ao longo do tempo. Assim, Wei Wang, Shuqiang Jiao e colegas quiseram conceber uma bateria de iões de alumínio melhorada sem estas limitações.
A equipa adicionou um sal inerte de fluoreto de alumínio a um eletrólito contendo iões de alumínio, transformando-o num eletrólito de estado sólido. O sal de fluoreto de alumínio tem uma estrutura porosa 3D, permitindo que os iões de alumínio saltem facilmente através do eletrólito e aumentem a condutividade. Além disso, quando os investigadores construíram a sua bateria de iões de alumínio, utilizaram carbonato de fluoroetileno como aditivo de interface para criar um revestimento sólido fino nos elétrodos, a fim de evitar a formação de cristais de alumínio que degradam a saúde da bateria.
Em experiências, a resistência da bateria à humidade, bem como a estabilidade física e térmica, foram melhoradas, permitindo-lhe resistir a golpes repetidos de um objeto afiado e a temperaturas tão elevadas como 392 graus Fahrenheit. A bateria de iões de alumínio de estado sólido também teve uma vida excecionalmente longa, durando 10.000 ciclos de carga-descarga e perdendo menos de 1% da sua capacidade original. Além disso, a maior parte do fluoreto de alumínio podia ser recuperada com uma simples lavagem e depois reciclada noutra bateria com um desempenho ligeiramente inferior. A nova bateria poderia reduzir o custo de produção das baterias de iões de alumínio e prolongar a sua vida útil, aumentando assim a sua praticidade.
“Esta nova conceção de bateria de iões de alumínio mostra o potencial para um sistema de armazenamento de energia duradouro, económico e de elevada segurança. A capacidade de recuperar e reciclar materiais essenciais torna a tecnologia mais sustentável”, afirma Wang. Os investigadores acrescentam que são necessárias mais melhorias na densidade energética e no ciclo de vida antes da comercialização.
Os autores agradecem o financiamento da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, do Programa Nova de Pequim e do Projeto de Investigação Interdisciplinar para Jovens Professores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim.
