Cientistas do Canadá, China e EUA estão desenvolvendo bateria de alumínio-enxofre capaz de recarregar em menos de um minuto

Cientistas do Canadá, China e EUA estão desenvolvendo uma bateria de alumínio-enxofre mais barata e capaz de entregar um ótimo desempenho. Protótipo do componente já suporta centenas de ciclos.

As baterias de fluxo ou líquidas, podem resolver grandes problemas com a intermitência das energias renováveis, como energia eólica e solar, armazenando a eletricidade em compostos químicos, revertendo o processo durante à noite ou quando os ventos estiverem fracos. O desafio agora é encontrar compostos químicos que possam tornar isso possível de forma que atendam aos requisitos de viabilidade técnica e econômica. Com esse objetivo, uma equipe de cientistas internacionais do Canadá, China e EUA resolveu inverter o modo tradicional na forma que são feitas as pesquisas sobre novos componentes, resultando em uma bateria de alumínio-enxofre.

Cientistas do Canadá, China e EUA utilizam materiais de baixo custo

Em vez de pesquisar os compostos mais eficientes no armazenamento de energia e depois tentar tornar os custos mais baratos, Quanquan Pang e seus colegas pegaram os elementos mais baratos e começaram a observar o que poderia ser feito com os mesmos. A equipe de cientistas começou estudando a tabela periódica, buscando metais baratos e muito presentes na Terra que pudessem substituir o raro e caro lítio.

O metal dominante no mercado, o ferro, não possui as propriedades eletroquímicas ideais para que possa produzir uma bateria eficiente, mas o alumínio, segundo metal mais abundante, possui essas propriedades. Na verdade, o alumínio é o metal mais abundante na Terra em termos de composição planetária. 

Já o mais barato de todos os não-metais é o enxofre, de forma que ele se tornou o material preferido para o segundo eletrodo. Sendo assim, restava decidir o que colocar como eletrólito na bateria de alumínio-enxofre, o material para colocar entre os dois eletrodos para transportar íons para frente e para trás durante o carregamento e descarregamento da bateria.

Bateria de alumínio-enxofre

A equipe de cientistas dos EUA, Canadá e China testou alguns polímeros, entretanto acabou voltando seu foco para uma variedade de sais fundidos, que possuem pontos de fusão relativamente baixos, perto do ponto de ebulição da água, em oposição a mais de 500 °C para muitos sais.

Uma temperatura mais baixa barateia tudo, tendo em vista que elimina o uso de isolamentos térmicos especiais e medidas anticorrosivas. Os cientistas constataram que sua bateria apresenta um desempenho técnico ainda melhor do que eles mesmo esperavam.

Os primeiros protótipos suportaram centenas de ciclos de carga e descarga e atingiram uma velocidade de recarregamento surpreendentemente alta, alcançando a carga máxima em menos de um minuto, a taxa de carregamento é altamente dependente da temperatura de trabalho, com o carregamento a 110 °C sendo até 25 vezes mais rápido do que a 25º C. Essa velocidade de carregamento se tornou possível devido a uma vantagem inesperada disponibilizada pelo sal fundido que os cientistas escolheram como eletrólito.

Bateria de enxofre-alumínio não necessita de fonte de calor externa

Um dos maiores problemas na confiabilidade de um componente desses está na formação de dendritos, que são pontas finas de metal que se acumulam no eletrodo, eventualmente se expandindo até entrar em contato com outro eletrodo, gerando curto-circuito.

Entretanto, esse sal em particular, devido ao seu baixo ponto de fusão, é bom para evitar o mau funcionamento. A bateria de enxofre-alumínio dos cientistas do Canadá, China e EUA não necessita de nenhuma fonte de calor externa para manter sua temperatura. O calor é naturalmente produzido eletroquimicamente pela carga e descarga da bateria.