O novo design garante uma vida útil mais longa para as baterias de alumínio
"Este novo conceito de bateria de iões de alumínio mostra o potencial de um sistema de armazenamento de energia duradouro, económico e altamente seguro"
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As baterias de grande escala para armazenamento a longo prazo de energia solar e eólica são fundamentais para a integração de fontes de energia abundantes e renováveis na rede eléctrica dos EUA. No entanto, faltam 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 desenvolveram uma bateria de iões de alumínio (iões de alumínio) de baixo custo e amiga do ambiente que poderá fazer o trabalho.
As baterias de iões de lítio (Li-ion) encontram-se em muitos dispositivos electrónicos de consumo comuns, incluindo ferramentas eléctricas e veículos eléctricos. Estas baterias são omnipresentes devido à sua elevada densidade energética. No entanto, o lítio é proibitivamente caro para os grandes sistemas de baterias necessários para o armazenamento de energia em grande escala, e a inflamabilidade das baterias de iões de lítio representa um risco de segurança significativo. Os potenciais substitutos para sistemas fiáveis de armazenamento de energia a longo prazo são 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 muito sensível à humidade, o que agrava a corrosão. Ambos os factores contribuem para uma fraca estabilidade e um declínio do desempenho elétrico ao longo do tempo. Wei Wang, Shuqiang Jiao e colegas quiseram, portanto, desenvolver 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 e transformou-o num eletrólito de estado sólido. O sal de fluoreto de alumínio tem uma estrutura 3D porosa que permite aos iões de alumínio saltar facilmente através do eletrólito e aumentar a condutividade. Além disso, os investigadores utilizaram carbonato de fluoroetileno como aditivo interfacial na construção da sua bateria de iões de alumínio para criar um revestimento fino e sólido nos eléctrodos, o que impede a formação de cristais de alumínio que afectam o estado da bateria.
As experiências melhoraram a resistência à humidade e a estabilidade física e térmica da bateria, permitindo-lhe resistir a impactos repetidos com um objeto afiado e a temperaturas até 392 graus Celsius. A bateria de iões de alumínio de estado sólido tem também uma vida útil excecionalmente longa: dura 10.000 ciclos de carga/descarga e perde menos de 1% da sua capacidade original. Além disso, a maior parte do fluoreto de alumínio pode ser recuperada através de uma simples lavagem e depois reutilizada noutra bateria com um desempenho ligeiramente reduzido. A nova bateria poderá reduzir os custos de produção das baterias de iões de alumínio e prolongar a sua vida útil, aumentando a sua praticidade.
"Este novo conceito de bateria de iões de alumínio mostra o potencial de um sistema de armazenamento de energia duradouro, económico e altamente seguro. 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.
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