Baterias de carregamento rápido: futuro sustentável e acessível revoluciona o mercado

São PauloPesquisadores da UChicago Pritzker Molecular Engineering e da UC San Diego alcançaram um grande avanço na tecnologia de baterias. A equipe, liderada pela Prof. Y. Shirley Meng, desenvolveu a primeira bateria de sódio em estado sólido sem ânodo. Esse novo tipo de bateria é mais limpo e barato do que as baterias de íon-lítio, devido ao sódio ser mais abundante e menos custoso que o lítio. Além disso, ela carrega rapidamente e pode reduzir os custos dos veículos elétricos e dos sistemas de armazenamento de energia em rede.

Baterias de íon-lítio tradicionais apresentam diversos problemas:

O alto custo do lítio deve-se à sua escassez. A extração de lítio prejudica o meio ambiente. A maior parte das reservas mundiais de lítio está concentrada em poucas regiões.

Sódio é mais comum e ecológico. Pode ser obtido a partir da água do mar e da extração de barrilha. Isso o torna adequado para uso em larga escala. A inovação da equipe também resolve problemas com baterias tradicionais.

Em uma bateria tradicional, íons movem-se de uma parte chamada ânodo, através de um fluido denominado eletrólito, até outra parte chamada cátodo. Baterias sem ânodo eliminam o ânodo e armazenam os íons diretamente no coletor de corrente. Esse design pode aumentar a capacidade de armazenamento de energia e reduzir custos, mas também apresenta desafios, como garantir uma boa conexão entre o eletrólito e o coletor de corrente.

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Eletrólitos líquidos solucionam problemas de contato, mas podem gerar um acúmulo chamado interfase de eletrólito sólido, que diminui a eficiência da bateria com o tempo. Já os eletrólitos sólidos evitam esse acúmulo, mas não garantem um bom contato. Pesquisadores resolveram isso utilizando um novo coletor de corrente feito de pó de alumínio. Esse pó é compactado sob alta pressão, começando macio e tornando-se sólido. Isso assegura um bom contato com o eletrólito e um ciclo de bateria eficiente.

O novo design de bateria da equipe funcionou bem por várias centenas de usos, mostrando-se promissor para o armazenamento de energia no futuro. Grayson Deysher, doutorando na UC San Diego e principal autor do estudo publicado na Nature Energy, destacou que esta é a primeira vez que as ideias de sódio, estado sólido e ausência de ânodo foram combinadas com sucesso.

A nova bateria de estado sólido de sódio é crucial para a produção em massa de baterias. Ela nos auxilia na transição dos combustíveis fósseis para a energia renovável. A Prof. Meng explicou que, para abastecer os EUA por uma hora, seriam necessários um terawatt hora de energia. Para um futuro com energia sustentável, precisamos de várias centenas de terawatts hora de baterias. Esta nova bateria é uma peça fundamental nesse plano.

Pesquisadores Meng e Deysher solicitaram uma patente por sua inovação. Eles visualizam um futuro com diversas opções de baterias limpas e acessíveis. O estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciência através do programa Partnerships for Innovation. Esse avanço promete criar formas de armazenamento de energia mais sustentáveis e eficientes, beneficiando tanto o meio ambiente quanto a economia.