A nova bateria de zinco-lignina é estável, pois pode ser usada em mais de 8.000 ciclos, mantendo cerca de 80% de seu desempenho. A barreira desenvolvida pelos pesquisadores é pequena, mas a tecnologia é escalável. Crédito: Thor Balkhed
Pesquisadores da Universidade de Linköping, na Suécia, desenvolveram uma bateria construída com zinco e lignina que pode ser recarregada mais de 8.000 vezes. Esta inovação visa oferecer uma alternativa de bateria acessível e ecológica, especialmente para regiões com acesso limitado à eletricidade. As descobertas são detalhadas na revista Energia e materiais ambientais.
“Os painéis solares tornaram-se relativamente baratos e muitas pessoas em países de baixos rendimentos adoptaram-nos. No entanto, perto do equador, o sol se põe por volta das 18h, deixando residências e empresas sem eletricidade. A esperança é que esta tecnologia de bateria, mesmo com desempenho inferior ao das caras baterias de iões de lítio, acabe por oferecer uma solução para estas situações”, afirma Reverant Crispin, professor de electrónica orgânica na Universidade de Linköping.
Avanços em materiais de bateria
Seu grupo de pesquisa no Laboratório de Eletrônica Orgânica, juntamente com pesquisadores da Universidade Karlstad e Chalmers, desenvolveu uma bateria à base de zinco e lignina, dois materiais econômicos e ecologicamente corretos. Em termos de densidade de energia, é comparável ao chumboácido baterias, mas sem chumbo, que é tóxico.
Pesquisadores Reverant Crispin e Ziyauddin Khan do Laboratório de Eletrônica Orgânica. Crédito: Thor Balkhed
A bateria é estável, pois pode ser usada em mais de 8.000 ciclos, 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.
Embora as baterias à base de zinco já estejam no mercado, principalmente como baterias não recarregáveis, prevê-se que complementem e, em alguns casos, substituam as baterias de iões de lítio a longo prazo, quando a funcionalidade de recarga for devidamente introduzida.
Custo-benefício e reciclagem
“Embora as baterias de iões de lítio sejam úteis quando manuseadas corretamente, podem ser explosivas, difíceis de reciclar e problemáticas em termos de questões ambientais e de direitos humanos quando são extraídos elementos específicos como o cobalto. Portanto, nossa bateria sustentável oferece uma alternativa promissora onde a densidade energética não é crítica”, afirma Ziyauddin Khan, pesquisador do Laboratório de Eletrônica Orgânica da LiU.
O problema com as baterias de zinco tem sido principalmente a baixa durabilidade devido à reação do zinco com a água na solução eletrolítica da bateria. Esta reação leva à geração de gás hidrogênio e ao crescimento dendrítico do zinco, tornando a bateria essencialmente inutilizável.
Para estabilizar o zinco, é usada uma substância chamada eletrólito de sal poliacrilato de água à base de poliacrilato de potássio (WiPSE). O que os investigadores de Linköping demonstraram agora é que quando o WiPSE é utilizado numa bateria contendo zinco e lignina, a estabilidade é muito elevada.
“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-lítio”, diz Ziyauddin Khan.
Atualmente, as baterias desenvolvidas em laboratório são pequenas. No entanto, os pesquisadores acreditam que podem criar baterias grandes, aproximadamente do tamanho de uma bateria de carro, graças à abundância de lignina e zinco a baixo custo. No entanto, a produção em massa exigiria o envolvimento de uma empresa.
O Reverante Crispin afirma que a posição da Suécia como um país inovador permite-lhe ajudar outras nações na adopção de alternativas mais sustentáveis.
“Podemos encarar como nosso dever ajudar os países de baixo rendimento a evitar cometer os mesmos erros que cometemos. Quando constroem a sua infraestrutura, precisam de começar imediatamente com tecnologia verde. Se for introduzida tecnologia insustentável, ela será usada por milhares de milhões de pessoas, levando a uma catástrofe climática”, afirma o Reverante Crispin.
Referência: “Eletrólito de sal de água em polímero para bateria aquosa recarregável de lignina de zinco de longa vida” por Divyaratan Kumar, Leandro R. Franco, Nicole Abdou, Rui Shu, Anna Martinelli, C. Moyses Araujo, Johannes Gladisch, Viktor Gueskine, Reverendo Crispin e Ziyauddin Khan, 07 de maio de 2024, Energia e materiais ambientais.
DOI: 10.1002/eem2.12752
Financiamento: Fundação Knut e Alice Wallenberg, Wallenberg Wood Science Center, Conselho Sueco de Pesquisa, Fundação Åforsk, área de pesquisa estratégica do governo sueco sobre materiais funcionais avançados (AFM) na Universidade de Linköping, Vinnova
