A indústria automóvel está a fazer grandes progressos em direção à mobilidade eletrificada, com as baterias de estado sólido a ‘gastarem’ todos os recursos dos investigadores de todo o mundo para alcançar o máximo desempenho com o mínimo de espaço e tempo de carga.
O armazenamento de energia de iões de lítio domina o mercado devido à sua maturidade tecnológica, mas a sua adequação para armazenamento de energia em redes de grande escala é limitada por preocupações de segurança com os materiais voláteis no seu interior.
No entanto, uma equipa internacional de investigadores e colaboradores da indústria liderada pela Universidade RMIT (Instituto Real de Tecnologia de Melbourne, nas Austrália) inventou as “baterias de água” recicláveis que não pegam fogo ou explodem.
De acordo com o investigador principal, Tianyi Ma, estas baterias estão na vanguarda de um campo emergente de dispositivos de armazenamento de energia aquosa, com avanços significativos no desempenho e vida útil da tecnologia. “O que projetámos e fabricámos são chamados de baterias aquosas de íons metálicos – podemos chamá-las de baterias de água”, indicou Ma, em comunicado.
De acordo com o jornal espanhol ‘ABC’, a equipa utilizou água para substituir eletrólitos orgânicos, que permitem que a corrente elétrica flua entre os terminais positivo e negativo: ao contrário das ‘homólogas’ de íons de lítio, significa que as suas baterias não podem iniciar um incêndio ou explodir.
“Ao abordar os desafios de eliminação em fim de vida enfrentados pelos consumidores, indústria e Governos em todo o mundo com a tecnologia atual de armazenamento de energia, as nossas baterias podem ser desmontadas com segurança e os materiais reutilizados ou reciclados”, garantiu Ma.
A simplicidade dos processos de fabrico dessas baterias de água ajuda a viabilizar a produção em massa. “Utilizamos materiais como o magnésio e o zinco, que são abundantes na natureza, são económicos e menos tóxicos do que as alternativas utilizadas noutros tipos de baterias, o que ajuda a reduzir os custos de fabrico e reduz os riscos para a saúde humana e para o ambiente.”
A equipa de cientistas criou uma série de baterias de teste em pequena escala para enfrentar vários desafios tecnológicos, incluindo o aumento da capacidade de armazenamento de energia e do prazo de validade. No seu último trabalho, publicado na revista científica ‘Advanced Materials’, venceram um grande desafio: o crescimento de dendritos disruptivos, que são formações metálicas pontiagudas que podem causar curtos-circuitos e outras falhas graves.
A equipa cobriu as partes afetadas da bateria com um metal chamado bismuto como uma camada protetora que impedia a formação de dendritos.
Como resultado, as baterias duram agora muito mais tempo, comparáveis às baterias comerciais de iões de lítio no mercado, tornando-as ideais para utilização intensiva e de alta velocidade em aplicações do mundo real, de acordo com os autores.
“Com capacidade impressionante e longa vida útil, não apenas avançámos na tecnologia de baterias, mas também integrámos com sucesso o nosso design com painéis solares, demonstrando um armazenamento de energia renovável eficiente e estável.”
Por resolver está a densidade da energia – utilizar o mínimo de espaço possível por unidade de energia, uma lacuna face à tecnologia de íons de lítio. “Recentemente, fabricámos uma bateria de água de íon de magnésio que tem uma densidade de energia de 75 watts-hora por quilograma, cerca de 30% da densidade das baterias de carro Tesla mais recentes.”
