As baterias à base de cálcio prometem atingir uma alta densidade de energia com baixos custos de fabricação. Esta tecnologia em escala de laboratório tem o potencial de substituir a tecnologia de íons de lítio em futuros sistemas de armazenamento de energia. Usando os eletrólitos disponíveis, Contudo, tem sido impossível até agora carregar baterias de cálcio em temperatura ambiente. No Energia e Ciência Ambiental Diário, pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) agora apresentam uma classe de eletrólitos promissora, com o qual isso será possível.

Eficiente, ampla, e os sistemas de armazenamento de energia de baixo custo facilitarão a transição em todo o país para a mobilidade com emissão zero e o fornecimento de energia. A tecnologia de íon de lítio predominante de hoje, Contudo, não pode cumprir esta tarefa em escala global, diz o professor Maximilian Fichtner do KIT, Diretor da plataforma de pesquisa CELEST (Centro de Armazenamento de Energia Eletroquímica Ulm &Karlsruhe). Aqui, baterias de cálcio e outras tecnologias de armazenamento são estudadas. “A médio prazo, As baterias de íon-lítio atingirão seus limites em termos de desempenho e alguns dos recursos usados ​​para sua fabricação. Isso impedirá seu uso futuro onde for razoável para a transição de energia. Disponibilidade de recursos necessários para a fabricação, como cobalto, níquel, e lítio, é limitado. "No Helmholtz Institute Ulm (HIU), estabelecido pelo KIT em cooperação com a Ulm University, Fichtner e sua equipe se concentram em tecnologias alternativas de bateria. Essas tecnologias são baseadas em recursos mais abundantes. O cálcio é um candidato promissor, porque pode liberar e aceitar dois elétrons por átomo, ao contrário do lítio e porque fornece uma voltagem semelhante à do lítio:"O cálcio é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre. É distribuído homogeneamente na Terra e é seguro, não tóxico, e barato. "

Procure um eletrólito adequado

Ainda, tem havido um grande obstáculo no desenvolvimento da bateria de cálcio até agora:em contraste com a tecnologia de íon de lítio estabelecida ou tecnologias mais recentes de sódio ou magnésio, até agora faltam eletrólitos praticáveis ​​para produzir baterias recarregáveis ​​de cálcio. "Há alguns anos, eletrólitos experimentais e, portanto, protótipos da bateria de cálcio estão disponíveis, "diz o Dr. Zhenyou Li, primeiro autor do estudo, e Dr. Zhirong Zhao-Karger, quem dirige o projeto. Ambos estão trabalhando no cluster de excelência POLiS (armazenamento pós-lítio) do KIT que está embutido no CELEST. "Mas esses eletrólitos permitem o carregamento em temperaturas acima de 75 graus Celsius apenas e, além disso, são suscetíveis a reações colaterais indesejadas."

Os pesquisadores já conseguiram sintetizar uma classe de novos eletrólitos com base em sais de cálcio orgânicos especiais. Esses eletrólitos permitem o carregamento em temperatura ambiente. Usando o novo eletrólito de cálcio tetraquis [hexafluoroisopropiloxi] borato, os pesquisadores demonstraram a viabilidade de baterias de cálcio de alta densidade de energia, capacidade de armazenamento, e capacidade de carregamento rápido. Seus resultados são relatados no jornal Energia e Ciência Ambiental .

Baterias de cálcio como sistemas de armazenamento de energia sustentável

A nova classe de eletrólitos é uma base importante para a transferência de baterias de cálcio do laboratório para a aplicação. Em veículos elétricos, dispositivos eletrônicos móveis, e sistemas de armazenamento estacionários, eles podem substituir a bateria de íons de lítio predominante um dia. Mas isso pode demorar um pouco:"Os novos eletrólitos são um primeiro passo importante, "Fichtner enfatiza." Ainda há um longo caminho a percorrer até a bateria de cálcio madura. "