Os cientistas da Universidade A&M do Texas têm trabalhado com elétrodos de bateria sem metal e à base de água, e estão a descobrir que a diferença na capacidade de armazenamento de energia é de até 1,000%.
Como funcionam as baterias à base de água
No artigo dos cientistas, publicado na Nature Materials , as baterias à base de água, ou aquosas, consistem num cátodo (o elétrodo com carga negativa); um ânodo (o elétrodo com carga positiva); e um eletrólito, como as baterias tradicionais.
Mas nesta bateria à base de água, os cátodos e ânodos são polímeros que podem armazenar energia, e o eletrólito é água misturada com sais orgânicos.
O eletrólito transfere os iões (as partículas portadoras de carga) para trás e para a frente entre o cátodo e o ânodo, e o eletrólito é também chave para o armazenamento de energia através das suas interações com o elétrodo.
A professora de engenharia química e co-autora Dra. Jodie Lutkenhaus afirma:
- Se um elétrodo inchar demasiado durante a ciclagem, então não pode conduzir muito bem os eletrões, e perde todo o desempenho.
- Creio que há uma diferença de 1,000% na capacidade de armazenamento de energia, dependendo da escolha do eletrólito por causa dos efeitos de inchaço.
De acordo com o seu papel, os elétrodos – os “polímeros radicais não conjugados redox-ativos” – são candidatos promissores para baterias à base de água devido à elevada tensão de descarga dos polímeros e à rápida cinética redox.
No entanto, os investigadores afirmam no resumo do seu trabalho o seguinte:
- [L]ittle é conhecido em relação ao mecanismo de armazenamento de energia destes polímeros num ambiente aquoso. A reação em si é complexa e difícil de resolver devido à transferência simultânea de eletrões, iões, e moléculas de água.
Qual o futuro nas baterias à base de água (aquosas)
Os investigadores sugerem que as baterias à base de água poderão ser capazes de mitigar a potencial escassez de metais como o cobalto e o lítio…
…bem como eliminar o potencial de incêndios das baterias.
Dra. Jodie Lutkenhaus afirma também:
- Não haveria mais incêndios em baterias porque são à base de água.
- No futuro, se a escassez de materiais for uma realidade, o custo das baterias de iões de lítio subirá muito. Se tivermos esta bateria como uma alternativa, podemos recorrer a esta química, onde o fornecimento é muito mais estável porque podemos fabricá-las nos Estados Unidos e os materiais para as fabricar estão aqui.
Os investigadores também realizaram simulações e análises computacionais, e efetuarão mais simulações para melhor compreender a teoria.
O professor assistente de química e co-autor, Dr. Daniel Tabor, afirmou:
Com esta nova tecnologia de armazenamento de energia, isto é um empurrão para baterias sem lítio.
Temos uma melhor imagem a nível molecular do que faz com que alguns elétrodos de bateria funcionem melhor do que outros, e isto dá-nos fortes provas de onde avançar na conceção de materiais.
