Pesquisadores na China alcançaram um grande avanço na tecnologia de baterias, desenvolvendo uma bateria à base de água que possui quase o dobro da capacidade energética das células de íons de lítio tradicionais. Esta evolução, publicado recentemente na revista Nature Energy, poderia modificar a indústria de armazenamento de energia, particularmente no setor de veículos elétricos, devido às suas implicações para a segurança e eficiência energética.
As baterias aquosas, diferentemente das de íons de lítio tradicionais, utilizam água como solvente para seus eletrólitos. Isso não apenas reduz o risco de incêndios — uma preocupação comum com os modelos de lítio devido ao uso de eletrólitos orgânicos inflamáveis — mas também apresenta uma alternativa mais segura e potencialmente mais sustentável. Embora os modelos aquosos geralmente apresentem uma densidade de energia mais baixa devido à solubilidade limitada dos eletrólitos e à baixa tensão da bateria, os recentes desenvolvimentos têm superado essas barreiras.
O grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Li Xianfeng e pelo Prof. Fu Qiang, ambos do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências, focou em uma abordagem inovadora utilizando a transferência multieletrônica de halogênio para aumentar a densidade energética dessas baterias. O cátodo desenvolvido baseia-se em uma reação que envolve os íons de iodeto (I-) e brometo (Br-), onde o I- é transformado em iodo (I2) e posteriormente em iodato (IO3-).
Este processo inovador resultou em uma bateria com capacidade específica de mais de 840 Ah/L e uma densidade de energia de até 1.200 Wh/L, um valor que não apenas duplica a capacidade das baterias de íons de lítio, mas também supera a de alguns materiais de eletrodos sólidos. Além disso, os pesquisadores observaram que a adição de Br- ao eletrólito formava um intermediário de brometo de iodo polar (IBr) durante o processo de carregamento, o que facilitava a formação de IO3- e melhorava a cinética e a reversibilidade da reação eletroquímica.
Importante destacar, o ciclo de vida também foi consideravelmente estendido, alcançando até 1.000 ciclos com estabilidade significativa, conforme reportado pelo South China Morning Post. Essa característica indica uma grande promessa para aplicações de longo prazo em armazenamento de energia em grande escala e veículos elétricos.
A descoberta vem em um momento importante, onde a demanda por soluções de armazenamento de energia mais eficientes e seguras está crescendo rapidamente devido ao aumento do consumo de energia e à transição global para fontes renováveis. O Prof. Li e sua equipe acreditam que esse avanço não apenas demonstra a viabilidade das baterias aquosas de alta densidade energética, mas também expande suas possíveis aplicações práticas, desafiando o domínio das baterias de lítio no mercado de energia, relata o Interesting Engineering.
O potencial impacto dessa tecnologia no desenvolvimento futuro de veículos elétricos e na infraestrutura de energia renovável é imenso, considerando os benefícios de segurança e custo-eficácia. Além disso, a implementação de tais tecnologias poderia acelerar a adesão global a veículos mais limpos e mais eficientes energeticamente, contribuindo significativamente para os esforços de mitigação das mudanças climáticas.
Com a continuação das pesquisas e o aprimoramento das capacidades das baterias aquosas, estamos possivelmente à beira de uma revolução na tecnologia de baterias, onde a segurança e a eficiência não são mais mutuamente exclusivas, mas sim complementares. Este estudo abre portas para futuras inovações que poderiam um dia tornar as baterias de lítio uma tecnologia do passado.
