Baterias de alumínio

Quase trinta anos em busca de maneiras de melhorar a bateria de íons de alumínio estão chegando ao fim. A primeira bateria com ânodo de alumínio, capaz de carregar rapidamente, apesar de barata e durável, foi desenvolvida por cientistas da Universidade de Stanford.

Os pesquisadores afirmam com confiança que sua ideia poderia se tornar uma alternativa segura às baterias de íon-lítio, usadas em todos os lugares hoje em dia, bem como às baterias alcalinas, que são prejudiciais ao meio ambiente.

Não será supérfluo lembrar que as baterias de íons de lítio às vezes se acendem. O professor de química Hongji Dai está confiante de que sua nova bateria não acenderá, mesmo que seja perfurada. Os colegas do professor Day descreveram as novas baterias como "baterias de íon de alumínio recarregáveis ​​ultra-rápidas".

Devido ao seu baixo custo, segurança contra incêndio e capacidade de criar intensidade elétrica significativa, o alumínio há muito atrai a atenção dos pesquisadores, no entanto, muitos anos se passaram na criação de uma bateria de íon de alumínio comercialmente viável que pudesse produzir tensão suficiente mesmo após muitos ciclos de descarga de carga.

Os cientistas tiveram que superar muitos obstáculos, incluindo: deterioração do material do cátodo, baixa tensão de descarga celular (cerca de 0,55 volts), perda de capacidade e ciclo de vida insuficiente (menos de 100 ciclos), perda rápida de energia (de 26 a 85% após 100) ciclos).

Agora, os cientistas introduziram uma bateria de alumínio com alta estabilidade, na qual usavam um ânodo de metal feito de alumínio emparelhado com um cátodo de espuma de grafite tridimensional. Antes disso, muitos materiais diferentes para o cátodo foram testados e a decisão a favor da grafite foi encontrada por acidente. Cientistas do grupo Hongji Daya identificaram vários tipos de material de grafite que mostram uma produtividade muito alta.

Em suas amostras experimentais, a equipe da Universidade de Stanford colocou um ânodo de alumínio, um cátodo de grafite e um eletrólito iônico líquido seguro, consistindo principalmente de soluções salinas, em um saco flexível de polímero.

O professor Dai e seu grupo gravaram um vídeo, mostrando que, mesmo se você perfurar uma concha, as baterias ainda continuarão funcionando por um tempo e não acenderão.

Uma vantagem importante das novas baterias é sua carga ultra-rápida. Normalmente, as baterias de smartphones com íons de lítio recarregam em questão de horas, enquanto o protótipo da nova tecnologia demonstra uma velocidade de carregamento sem precedentes de até um minuto.

A durabilidade das novas baterias é particularmente impressionante. A vida útil da bateria é superior a 7500 ciclos de descarga de carga e sem perda de energia. Os autores relatam que este é o primeiro modelo de baterias de íons de alumínio, com carregamento ultra-rápido e estabilidade de milhares de ciclos. Uma bateria típica de íons de lítio pode suportar apenas 1000 ciclos.

Uma característica notável da bateria de alumínio é a sua flexibilidade. A bateria pode ser dobrada, o que indica o potencial para seu uso em dispositivos flexíveis. Além disso, o alumínio é muito mais barato que o lítio.

Parece promissor usar essas baterias para armazenar energia renovável, com o objetivo de fazer o backup para o fornecimento subsequente de redes elétricas, pois, de acordo com os cientistas mais recentes, uma bateria de alumínio pode ser carregada dezenas de milhares de vezes.

Ao contrário dos elementos amplamente utilizados AA e AAA com uma voltagem de 1,5 volts, uma bateria de íons de alumínio gera uma voltagem de cerca de 2 volts. Este é o indicador mais alto que alguém já alcançou com o alumínio e, no futuro, esse indicador será aprimorado, dizem os desenvolvedores de novas baterias.

Foi alcançada uma densidade de armazenamento de energia de 40 W / hora por quilograma, enquanto baterias de íon de lítio esse valor atinge 206 watts por quilograma. No entanto, o aprimoramento do material do cátodo, segundo o professor Hongji Dai, levará tanto a um aumento na voltagem quanto ao aumento da densidade de armazenamento de energia nas baterias da tecnologia de íons de alumínio. De qualquer forma, já foram alcançadas várias vantagens sobre a tecnologia de íons de lítio. Aqui, baixo custo, combinado com segurança, carregamento em alta velocidade, flexibilidade e uma vida útil longa.