Bateria de alumínio

Energia

Bateria de alumínio recarrega em 1 minuto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/04/2015

O protótipo da bateria de alumínio é rápido, flexível e muito durável. [Imagem: Mark Shwartz/Stanford University]

Rápida e durável

Pesquisadores das universidades de Stanford e Taiwan criaram uma bateria de alumínio que recarrega rapidamente, é muito segura e poderia ser fabricada a baixo custo.

O protótipo recarrega completamente em apenas um minuto e suportou 7.500 ciclos de carga e recarga sem degradação - para comparação, uma bateria de lítio tem durabilidade prevista de 1.000 ciclos.

"Nós desenvolvemos uma bateria recarregável de alumínio que pode substituir os atuais dispositivos de armazenamento, tanto as baterias alcalinas, que são ruins para o meio ambiente, quanto as baterias de íons de lítio, que ocasionalmente explodem em chamas," disse o professor Hongjie Dai.

Para demonstrar a segurança da nova bateria, Dai furou o protótipo enquanto ele era usado, e ele não pegou fogo.

Bateria de alumínio

O alumínio é um material interessante para baterias porque é relativamente barato - é mais barato do que o lítio - e tem potencial para armazenar uma grande quantidade de carga.

Mas ninguém até hoje conseguiu viabilizar uma bateria de alumínio que produzisse uma tensão suficiente e fosse durável.

A solução encontrada pela equipe integra um eletrodo negativo de alumínio com um eletrodo positivo de um tipo especial de grafite. Os dois são mergulhados em um eletrólito de líquido iônico no interior de um invólucro recoberto por polímero.

"O eletrólito é basicamente um sal que é líquido a temperatura ambiente, de forma que ele é muito seguro," disse Ming Gong, principal criador da bateria ao lado do seu colega Meng-Chang Lin.

O alumínio se dissolve no eletrodo negativo, enquanto íons contendo alumínio migram para os espaços entre as camadas de grafite no eletrodo positivo. No recarregamento, dá-se o inverso, depositando-se o alumínio metálico de volta no eletrodo negativo. [Imagem: Meng-Chang Lin et al. - 10.1038/nature14340]

Desafios a vencer

Mas nem tudo está pronto para que as baterias de alumínio cheguem às prateleiras.

Apesar de muito durável e de conservar a tensão gerada ao longo de milhares de ciclos de carga e descarga, o protótipo gera uma tensão baixa, cerca de metade da gerada por uma bateria de lítio. Os esforços da equipe irão se concentrar agora nesse aspecto.

Além disso, a "injeção" dos íons de alumínio entre as camadas de grafite faz o material se expandir, contraindo-se quando a energia é consumida. Por isso a equipe escolheu um invólucro flexível, mas será um desafio compatibilizar essa "bateria pulsante" com os invólucros rígidos dos aparelhos eletrônicos.

"Fora isso, a nossa bateria tem tudo o mais que você poderia sonhar em uma bateria: eletrodos de baixo custo, boa segurança, carregamento de alta velocidade, flexibilidade e ciclo de vida longo. Eu a vejo como uma nova bateria em seus primeiros dias. É muito emocionante," disse o professor Dai.

Bibliografia:

An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
Meng-Chang Lin, Ming Gong, Bingan Lu, Yingpeng Wu, Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen, Jiang Yang, Bing-Joe Hwang, Hongjie Dai
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature14340