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Cientistas na Austrália e na China esperam fabricar a primeira bateria radical de alumínio aquosa não tóxica, segura e eficiente do mundo.
Equipes da Flinders University, no sul da Austrália, e da Zhejiang Sci-Tech University, na China, relataram a primeira etapa do desenvolvimento dessas novas baterias em um novo artigo publicado pela Jornal de Química Americanao principal jornal da American Chemical Society.
A maioria das baterias contém materiais perigosos e pode poluir o meio ambiente quando descartada em aterros sanitários ou em outro lugar. Materiais como chumbo, cádmio e mercúrio podem envenenar pessoas e animais e contaminar solos e águas, além de permanecerem no ambiente por muito tempo.
O Dr. Kai Zhang, da Zhejiang Sci-Tech University, e o laboratório de pesquisa do professor associado Zhongfan Jia na Flinders University colaboraram na (eletro)química de radicais estáveis no eletrólito ácido de Lewis mais usado (Al(Otf)3 e teste de bateria.
A equipe desenvolveu o primeiro projeto de baterias de radical de alumínio que usam eletrólitos à base de água que são retardantes de fogo e estáveis ao ar, fornecendo uma saída de tensão estável de 1,25 V e uma capacidade de 110 mAh g-1 mais de 800 ciclos com apenas 0,028% de perda por ciclo.
O professor Zhongfan Jia, da Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade Flinders, espera usar materiais biodegradáveis para o desenvolvimento das baterias soft-pack no futuro para tornar o produto seguro e sustentável.
Baterias de íon metálico multivalente, incluindo Al3+Zn2+ ou Mg2+usam elementos abundantes da crosta terrestre e fornecem densidade de energia muito maior do que as baterias de íons de lítio (LIBs), diz o professor Jia.
“Em particular, as baterias de íons de alumínio (AIBs) atraem grande atenção porque o alumínio é o terceiro elemento mais abundante (8,1%), o que torna as AIBs potencialmente um sistema de armazenamento de energia sustentável e de baixo custo”.
No entanto, um dos maiores desafios para os AIBs atuais é o movimento lento de Al3+ complexos iônicos, que levam a AIBs com baixa eficiência catódica. Polímeros conjugados orgânicos são cátodos emergentes para AIBs para resolver o problema de transporte de íons, mas o desempenho de saída de tensão da bateria permanece ruim.
Os radicais estáveis são uma classe de moléculas eletroativas orgânicas que têm sido amplamente utilizadas em diferentes sistemas de baterias orgânicas. O primeiro deste tipo foi comercializado pela NEC® em 2012.
O Jia Lab da Flinders University já desenvolveu materiais radicais para LIBs híbridos orgânicos, baterias de íons de sódio e baterias totalmente orgânicas. Esses materiais radicais nunca foram aplicados em AIBs devido à falta de compreensão de sua reação (eletro)química em eletrólitos.
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