A nova “bateria de água” é mais segura e barata que as baterias de íon de lítio

A RMIT liderou uma equipe de pesquisadores globais e parceiros da indústria para desenvolver uma nova "bateria de água" reciclável que deverá ser significativamente mais segura do que as baterias de íons de lítio.

 

O armazenamento de energia de íons de lítio domina o mercado devido à sua tecnologia madura, mas sua adequação para armazenamento de energia em rede em grande escala é limitada devido a questões de segurança com seus materiais voláteis internos.

 

O pesquisador-chefe Ma Tianyi, professor da Escola de Ciências da Universidade RMIT, disse que sua bateria está na vanguarda do campo emergente de dispositivos de armazenamento de energia hídrica, com avanços que melhoram significativamente o desempenho e a longevidade da tecnologia.< p>

 

O professor Ma disse: "O que projetamos e construímos é chamado de bateria de íons metálicos de água - ou podemos chamá-la de bateria de água."

 

A equipe usou água em vez de um eletrólito orgânico, o que permite que a eletricidade flua entre os eletrodos positivo e negativo, o que significa que a bateria não pegará fogo ou explodirá como as baterias de íons de lítio.

 

"As atuais tecnologias de armazenamento de energia resolvem os desafios de descarte em fim de vida enfrentados pelos consumidores, pela indústria e pelos governos em todo o mundo, com nossas baterias sendo desmontadas com segurança e os materiais reutilizados ou reciclados."

 

"A simplicidade do processo de fabricação da bateria de água torna possível a produção em massa."

 

"Usamos materiais como magnésio e zinco, que são abundantes na natureza, são baratos e menos tóxicos do que alternativas a outros tipos de baterias, o que ajuda a reduzir os custos de fabricação e reduz os riscos à saúde humana e ao meio ambiente."<p >

 

Armazenamento de energia e potencial do ciclo de vida

 

A equipe produziu uma série de baterias de teste em pequena escala para vários estudos revisados ​​por pares para enfrentar uma variedade de desafios técnicos, incluindo a melhoria da capacidade de armazenamento de energia e da longevidade.

 

Em sua pesquisa mais recente, publicada na revista Advanced Materials, eles conseguiram superar um grande desafio: o crescimento de dendritos destrutivos, estruturas metálicas pontiagudas que podem causar curtos-circuitos e outras falhas graves.

 

A equipe revestiu os componentes afetados da bateria com um metal chamado bismuto e seu óxido (também conhecido como ferrugem) como uma camada protetora contra a formação de dendritos.

 

"Nossas baterias agora duram mais e são comparáveis ​​às baterias comerciais de íons de lítio no mercado, tornando-as ideais para alta velocidade e uso intensivo em aplicações do mundo real."

 

"Com capacidade impressionante e vida útil prolongada, não apenas temos tecnologia avançada de baterias, mas também combinamos com sucesso nosso design com painéis solares para demonstrar armazenamento de energia renovável eficiente e estável."

 

A bateria de água da equipe está preenchendo a lacuna com a tecnologia de íons de lítio em termos de densidade de energia, com o objetivo de usar o mínimo de espaço possível por unidade de energia.

 

"Recentemente criamos uma bateria de água de íon de magnésio com densidade de energia de 75 watts-hora por quilograma (Wh/kg), o que equivale a 30% da bateria de carro mais recente da Tesla."

 

A pesquisa foi publicada na revista Small Structures.

 

"O próximo passo é aumentar a densidade de energia das baterias de água através do desenvolvimento de novos nanomateriais como materiais de eletrodo."

 

O professor Ma disse que o magnésio provavelmente se tornará o material preferido para futuras baterias de água.

 

"As baterias de água de íons de magnésio têm potencial para substituir as baterias de chumbo-ácido no curto prazo (digamos, de um a três anos) e as baterias de íons de lítio no longo prazo (daqui a cinco a 10 anos)."<p >

 

"O magnésio é mais leve e tem maior densidade potencial de energia do que metais alternativos, como zinco e níquel, o que permitirá às baterias tempos de carregamento mais rápidos e melhor capacidade de suportar dispositivos e aplicações que consomem muita energia."

 

Aplicações potenciais

 

O professor Ma disse que a bateria da equipe era adequada para aplicações em grande escala, tornando-a ideal para armazenamento em rede e integração de energia renovável - especialmente em termos de segurança.

 

"À medida que a nossa tecnologia avança, outros tipos de pequenas aplicações de armazenamento de energia, como alimentar as casas das pessoas e dispositivos de entretenimento, podem tornar-se uma realidade."

 

Como parte do projeto de ligação ARC, a equipe do Professor Ma está trabalhando com o parceiro industrial GrapheneX, uma empresa de inovação tecnológica com sede em Sydney, para desenvolver continuamente sua bateria de água.

 

"Também trabalhamos em estreita colaboração com pesquisadores e especialistas das principais universidades e instituições de pesquisa da Austrália, dos Estados Unidos, do Reino Unido, do Japão, de Cingapura, da China e de outros lugares."

 

"Essas colaborações facilitam a troca de conhecimento e o acesso a instalações de ponta. Com a experiência desta equipe global em diferentes áreas, podemos abordar os complexos desafios envolvidos a partir de diferentes perspectivas."