Bateria de zinco
Pela primeira vez, a barata e promissora bateria de zinco passou pela linha de chegada bem ao lado das baterias de lítio.
As baterias à base de zinco oferecem algumas vantagens fundamentais em relação às de íons de lítio, incluindo o baixo custo e o fato de que não pegam fogo e nem explodem.
Quilo por quilo, a bateria de zinco – ar pode potencialmente armazenar cinco vezes mais energia do que as de íons de lítio, enquanto a bateria de zinco – níquel produz tensões relativamente altas, o que é útil porque são necessárias poucas células para alimentar um dispositivo.
No entanto, as baterias de zinco também tendem a perder sua capacidade de armazenamento de energia após apenas algumas centenas de ciclos de recarga, e nenhuma bateria de zinco até agora havia combinado uma tensão decente – 1,5 volt ou mais por célula – e uma alta capacidade de armazenamento de energia.
Bateria híbrida de zinco
Essas limitações agora foram superadas por uma equipe do Instituto A*STAR de Cingapura, que desenvolveu uma bateria de zinco híbrida que combina o melhor das duas tecnologias – zinco-ar e zinco-níquel.
O protótipo completou mais de 5.000 ciclos de carga sem perda de desempenho – tipicamente se considera que uma bateria é estável a partir de 1.000 ciclos de carga e recarga.
A bateria possui um ânodo de zinco, enquanto o seu cátodo é baseado em uma espuma de níquel revestida de carbono e recoberta com nanofios de óxido de níquel e cobalto. O eletrólito líquido entre os eletrodos contém ânions hidróxido dissolvidos em água.
Uma razão chave para o excelente desempenho da bateria híbrida é que o cátodo funciona de duas formas distintas no processo de carregamento e no processo de consumo da eletricidade. Quando a bateria é carregada, os íons hidróxido do eletrólito reagem com os óxidos metálicos no cátodo para produzir compostos de oxi-hidróxido, liberando elétrons.
Mas os metais no cátodo também funcionam como catalisadores, combinando ânions hidróxido para produzir oxigênio, água e mais elétrons. Esses elétrons circulam até o ânodo, onde se combinam com íons de zinco no eletrólito para produzir zinco metálico. Durante a descarga, esses processos eletroquímicos são revertidos.
Concorrente para o lítio
A bateria possui uma tensão de descarga estável em dois estágios entre 1,75 e 1,0 volt, e manteve seu desempenho ao longo de três meses de testes contínuos, superando todas as baterias anteriores de zinco.
Os dois processos químicos no cátodo produzem diferentes tensões, o que pode ser uma vantagem para aplicações que exigem inicialmente uma tensão mais alta, como carros elétricos ou drones, que precisam de um impulso de energia para a arrancada ou para decolar e, em seguida, uma tensão menor para sustentar o movimento.
As estimativas indicam que a bateria pode armazenar cerca de 270 watts-hora por quilograma, com potencial de melhoria, de acordo com a equipe.
“Isso já está a par com as baterias de íons de lítio disponíveis no mercado,” disse o professor Yun Zong.
