Bateria de alumínio é capaz de conservar mais de 99% da sua capacidade após 10.000 ciclos

No reino das baterias, ainda não está tudo inventado. Investigadores chineses desenvolvem inovadora bateria de alumínio capaz de conservar mais de 99% da sua capacidade após 10.000 ciclos de carga

Novo design melhora a durabilidade das baterias de alumínio

Com um eletrólito sólido e uma camada protetora nos elétrodos, esta bateria melhora a resistência à humidade, a estabilidade térmica e possui uma vida útil superior a 10.000 ciclos com perda mínima de capacidade.

O armazenamento em larga escala de energia solar e eólica é crucial para integrar fontes de energia renováveis nas redes elétricas de qualquer país. Contudo, a ausência de tecnologias de baterias seguras, fiáveis e sustentáveis representa um grande desafio na transição para uma energia limpa.

Agora, investigadores desenvolveram uma bateria de iões de alumínio (Al-ion) económica e amiga do ambiente, que pode ser decisiva neste processo, segundo um artigo publicado na ACS Central Science.

Limitações das baterias atuais

As baterias de iões de lítio (Li-ion) são amplamente utilizadas em dispositivos eletrónicos, ferramentas elétricas e veículos elétricos devido à sua elevada densidade energética. No entanto, o lítio apresenta desvantagens significativas para aplicações em larga escala. Em primeiro lugar, o seu elevado custo dificulta a implementação em sistemas de armazenamento para redes elétricas. Além disso, as baterias de Li-ion apresentam riscos de inflamabilidade, levantando preocupações de segurança importantes.

Como alternativa, surgem as baterias recarregáveis de Al-ion, que têm demonstrado ser uma solução promissora para armazenamento energético a longo prazo. No entanto, os eletrólitos líquidos mais comuns nestas baterias, como o cloreto de alumínio, apresentam limitações sérias: corroem o ânodo de alumínio e são extremamente sensíveis à humidade, agravando os problemas de corrosão.

Estas limitações reduzem a estabilidade e o desempenho elétrico ao longo do tempo. Por isso, a equipa liderada por Wei Wang e Shuqiang Jiao desenvolveu uma bateria de Al-ion melhorada, capaz de superar esses desafios.

A equipa de investigação conseguiu transformar o eletrólito tradicional num eletrólito sólido, adicionando sal de fluoreto de alumínio inerte. Este material possui uma estrutura porosa tridimensional que facilita o movimento dos iões de alumínio através do eletrólito, aumentando a condutividade. Além disso, os investigadores incorporaram um aditivo de fluoreto de etileno carbonato, que cria uma fina camada sólida protetora nos elétrodos, evitando a formação de cristais de alumínio que poderiam degradar a bateria.

Resultados notáveis

Os testes realizados nesta bateria demonstraram melhorias significativas na sua resistência à humidade, bem como na sua estabilidade física e térmica. A bateria mostrou-se capaz de resistir a impactos repetidos com objetos afiados e temperaturas até 200°C sem comprometer o funcionamento.

Além disso, esta bateria de estado sólido revelou uma vida útil excecional, suportando mais de 10.000 ciclos de carga e descarga com uma perda de capacidade inferior a 1%.

Outra grande vantagem do design é o seu enfoque na sustentabilidade. A maior parte do fluoreto de alumínio utilizado pode ser recuperada através de uma simples lavagem, permitindo o seu reaproveitamento para fabricar novas baterias com ligeira redução no desempenho. Este aspeto não só reduz os custos de produção, como também melhora a sustentabilidade do sistema.

Rumo a um armazenamento energético mais eficiente e sustentável

Este novo design de bateria de Al-ion representa um avanço significativo na criação de sistemas de armazenamento de energia duradouros, económicos e seguros. A possibilidade de recuperar e reutilizar materiais-chave reforça o enfoque sustentável desta tecnologia. No entanto, os investigadores reconhecem que é necessário continuar a melhorar a densidade energética e a vida útil antes que a tecnologia esteja pronta para comercialização.

O desenvolvimento de baterias avançadas, como a de Al-ion, é essencial para apoiar o crescimento das energias renováveis e construir uma infraestrutura energética sustentável que minimize os impactos ambientais. Este tipo de inovação marca um passo importante em direção a um futuro energético mais limpo e resiliente.