Uma nova tecnologia de bateria desenvolvida por pesquisadores da Universidade Flinders, na Austrália, pode ampliar significativamente a vida útil dos sistemas de armazenamento de energia. Em testes, uma bateria de zinco-iodo à base de água manteve quase toda a capacidade depois de mais de 60 mil ciclos de carga, número que pode abrir espaço para aplicações de armazenamento estacionário com duração de décadas.
O resultado está relacionado a uma solução desenvolvida pela equipe para um dos principais problemas da química de zinco-iodo. Durante o funcionamento da bateria, compostos de iodo podem se desprender do cátodo, o eletrodo positivo, e atingir o eletrodo de zinco. Esse processo provoca degradação gradual e compromete a estabilidade do sistema. A tecnologia e os resultados dos testes também foram destacados pelo Digital Trends.
Pesquisas anteriores buscaram evitar o deslocamento desses compostos utilizando aditivos carregados ou materiais porosos. A equipe da Universidade Flinders adotou outra abordagem, criando uma estrutura molecular capaz de controlar o comportamento do iodo dentro da bateria.
Estrutura captura compostos de iodo
A solução utiliza uma estrutura em formato de gaiola formada a partir de ciclodextrina, molécula em forma de anel derivada do amido. Os pesquisadores transformaram esse material em uma rede polimérica que consegue capturar os compostos de iodo sem impedir que eles participem das reações necessárias ao funcionamento da bateria.
O equilíbrio entre retenção e movimentação dos compostos é um dos pontos centrais da tecnologia. Uma das versões desenvolvidas apresentou desempenho melhor do que outra que prendia os compostos de maneira excessiva.
Nos testes, a bateria resultante conseguiu manter quase toda a sua capacidade depois de mais de 60.000 ciclos de carga. Em condições de alta corrente, o sistema também pôde ser recarregado em aproximadamente três minutos.
A combinação entre estabilidade e velocidade de recarga chama atenção principalmente para aplicações em que a bateria precisa passar por ciclos frequentes de carga e descarga durante longos períodos.
Armazenamento estacionário é principal aplicação
Apesar do desempenho nos testes, a tecnologia não deve chegar rapidamente a smartphones, notebooks ou outros dispositivos eletrônicos compactos. A química de zinco-iodo não apresenta a densidade de energia volumétrica necessária para aplicações em equipamentos finos de consumo.
O cenário é diferente no armazenamento estacionário de energia. Nessa categoria estão sistemas que permanecem instalados em um local e armazenam eletricidade para utilização posterior, incluindo soluções associadas à geração solar e eólica.
Outro aspecto da tecnologia é a composição do sistema. A bateria utiliza um eletrólito não inflamável à base de água e açúcares vegetais, em vez de depender de materiais como lítio ou cobalto extraídos de atividades de mineração.
Essa característica pode contribuir para uma alternativa de armazenamento com maior segurança e menor dependência desses materiais, além de abrir possibilidades para sistemas voltados ao armazenamento de energia renovável.
Baterias solares residenciais podem ser beneficiadas
Entre as aplicações possíveis está o armazenamento de energia em residências. Uma bateria com vida útil de dezenas de anos poderia ser utilizada junto a sistemas solares para guardar o excedente de eletricidade produzido durante o dia e disponibilizá-lo à noite.
A mesma estrutura também poderia funcionar como reserva de energia durante apagões. Para o consumidor, a possibilidade de reduzir a frequência de substituição da bateria teria impacto no custo de longo prazo de um sistema doméstico de armazenamento.
A durabilidade, porém, ainda está relacionada aos resultados obtidos em testes. A produção em larga escala continua sendo um desafio, e a tecnologia ainda não está pronta para chegar imediatamente ao mercado residencial.
As baterias de zinco-iodo voltadas ao uso doméstico podem levar alguns anos para chegar aos consumidores individuais. A estimativa apresentada é de pelo menos dois anos ou mais até que esse tipo de solução possa ser disponibilizado em escala comercial.
