Um novo conceito para uma bateria de alumínio tem o dobro da densidade de energia das versões anteriores, é feito de materiais abundantes, e pode levar à redução dos custos de produção e do impacto ambiental. A ideia tem potencial para aplicações em grande escala, incluindo armazenamento de energia solar e eólica. Pesquisadores da Chalmers University of Technology, Suécia, e o Instituto Nacional de Química, Eslovênia, estão por trás da ideia.

Usar a tecnologia de bateria de alumínio pode oferecer várias vantagens, incluindo uma alta densidade de energia teórica, e o fato de já existir uma indústria consolidada de manufatura e reciclagem. Em comparação com as baterias de íon de lítio de hoje, o novo conceito dos pesquisadores pode resultar em custos de produção significativamente mais baixos.

“Os custos de materiais e impactos ambientais que prevemos do nosso novo conceito são muito mais baixos do que o que vemos hoje, tornando-os viáveis ​​para uso em larga escala, como parques de células solares, ou armazenamento de energia eólica, por exemplo, "diz Patrik Johansson, professor do Departamento de Física da Chalmers.

"Além disso, nosso novo conceito de bateria tem o dobro da densidade de energia em comparação com as baterias de alumínio que são de última geração hoje. "

Projetos anteriores para baterias de alumínio usavam o alumínio como ânodo (o eletrodo negativo) e a grafite como cátodo (o eletrodo positivo). Mas o grafite fornece um conteúdo de energia muito baixo para criar células de bateria com desempenho suficiente para serem úteis.

Mas no novo conceito, apresentado por Patrik Johansson e Chalmers, junto com um grupo de pesquisa em Ljubljana liderado por Robert Dominko, o grafite foi substituído por um orgânico, cátodo nanoestruturado, feito da molécula à base de carbono antraquinona.

O cátodo de antraquinona foi amplamente desenvolvido por Jan Bitenc, Anteriormente, um pesquisador convidado da Chalmers do grupo do Instituto Nacional de Química da Eslovênia.

A vantagem desta molécula orgânica no material catódico é que ela permite o armazenamento de portadores de carga positiva do eletrólito, a solução na qual os íons se movem entre os eletrodos, que possibilitam maior densidade de energia na bateria.

"Porque o novo material do cátodo torna possível usar um portador de carga mais apropriado, as baterias podem aproveitar melhor o potencial do alumínio. Agora, continuamos o trabalho em busca de um eletrólito ainda melhor. A versão atual contém cloro - queremos nos livrar disso, "diz o pesquisador do Chalmers Niklas Lindahl, que estuda os mecanismos internos que governam o armazenamento de energia.

Até aqui, não há baterias de alumínio disponíveis comercialmente, e mesmo no mundo da pesquisa, eles são relativamente novos. A questão é se as baterias de alumínio poderiam substituir as baterias de íon de lítio.

"Claro, esperamos que eles possam. Mas acima de tudo, eles podem ser complementares, garantindo que as baterias de íon de lítio sejam usadas apenas quando estritamente necessário. Até aqui, as baterias de alumínio têm apenas metade da densidade energética das baterias de íons de lítio, mas nosso objetivo de longo prazo é atingir a mesma densidade de energia. Resta trabalho a fazer com o eletrólito, e com o desenvolvimento de melhores mecanismos de cobrança, mas o alumínio é, em princípio, um transportador de carga significativamente melhor do que o lítio, uma vez que é multivalente - o que significa que cada íon 'compensa' vários elétrons. Além disso, as baterias têm o potencial de ser significativamente menos prejudiciais ao meio ambiente, "diz Patrik Johansson.

"Conceito e mecanismo eletroquímico de um ânodo de metal de Al - bateria de cátodo orgânico" foi publicado na revista Materiais de armazenamento de energia .