Bateria de zinco e madeira dura muito e custa pouco

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/05/2024

Esquema de funcionamento da bateria recarregável de zinco e lignina, o biopolímero da madeira.
[Imagem: Divyaratan Kumar et al. - 10.1002/eem2.12752]

Bateria de zinco e lignina

Cientistas suecos apresentaram um protótipo de bateria que, em vez de focar na capacidade de carga, teve sua tecnologia ajustada para ser barata e durar muito.

Para isso, em lugar dos materiais tradicionais, como lítio e cobalto, a bateria é feita de um material derivado da madeira e de zinco, que é um metal abundante e barato.

Em termos de densidade de energia, ela é comparável às baterias de chumbo-ácido, usadas nos automóveis a combustão, mas sem o chumbo, que é tóxico.

E ela é estável e muito durável, tendo suportado mais de 8.000 ciclos de carga e descarga nas etapas de teste, mantendo cerca de 80% de seu desempenho. Além disso, a bateria mantém a carga durante aproximadamente uma semana, significativamente mais tempo do que outras baterias semelhantes à base de zinco, que descarregam em apenas algumas horas.

"Os painéis solares tornaram-se relativamente baratos e muitas pessoas em países de baixa renda os adotaram. No entanto, perto do equador, o Sol se põe por volta das 18 horas, deixando as famílias e as empresas sem eletricidade. A esperança é que esta tecnologia de bateria, mesmo com desempenho inferior ao das caras baterias de íons de lítio, eventualmente oferecerá uma solução para essas situações," diz o professor Reverant Crispin, da Universidade Linkoping.

A lignina é um resíduo da indústria de papel (esquerda). O eletrólito mantém a bateria estável (direita).
[Imagem: Thor Balkhed]

Bateria recarregável de zinco

A tecnologia das baterias de zinco é antiga, estando na maioria das pilhas não recarregáveis. Contudo, quando a capacidade de recarregamento lhe é adicionada, ela se torna uma tecnologia que pode rivalizar com as baterias de íons de lítio em algumas situações.

O problema com as baterias recarregáveis de zinco tem sido principalmente a baixa durabilidade devido à reação do zinco com a água na solução eletrolítica. Essa reação leva à geração de hidrogênio e ao crescimento dendrítico do zinco, tornando a bateria rapidamente inutilizável. Para estabilizar o zinco, é usada uma substância chamada eletrólito de sal polímero-em-água, à base de poliacrilato de potássio.

O que os pesquisadores descobriram agora é que, quanda essa substância é usada em uma bateria contendo zinco e lignina, a estabilidade é muito mais alta. A lignina é a "cola" que mantém juntas as fibras da madeira, mas que é quase totalmente descartada na indústria de papel e celulose.

Os protótipos desenvolvidos em laboratório são pequenos. No entanto, os pesquisadores acreditam que podem criar baterias grandes, aproximadamente do tamanho de uma bateria de carro, graças à abundância da lignina e do zinco.

"Tanto o zinco quanto a lignina são super baratos e a bateria é facilmente reciclável. E, se você calcular o custo por ciclo de uso, ela se torna uma bateria extremamente barata em comparação com as baterias de íon de lítio," disse o pesquisador Ziyauddin Khan, acrescentando que a produção em massa da bateria dependerá do interesse de um parceiro industrial.

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