Pesquisadores da Austrália e da China estão trabalhando para desenvolver a primeira bateria de radical de alumínio aquoso, segura, eficiente e não tóxica do mundo. Uma equipe da Universidade Flinders, no Sul da Austrália, e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Zhejiang, na China, relata os primeiros estágios do desenvolvimento dessas novas baterias em um novo artigo publicado no principal jornal da American Chemical Society, o American Chemical Journal.
A maioria das baterias contém materiais perigosos que podem poluir o meio ambiente quando vão para aterros ou são descartados em outro lugar. Substâncias como chumbo, cádmio e mercúrio envenenam pessoas e animais, contaminam o solo e a água e persistem no meio ambiente por longos períodos de tempo.
Kai Zhang da Zhejiang Sci-Tech University e do professor associado Jia Zhongfan da Flinders University colaboraram no teste (eletroquímico) e de bateria de radicais livres estabilizados no eletrólito ácido de Lewis mais comumente usado (Al (Otf) 3).
A equipe desenvolveu o primeiro projeto de bateria à base de alumínio que usa um eletrólito à base de água, retardador de chama e estável ao ar, para fornecer uma saída de tensão estável de 1,25 V e uma capacidade de 110mAhg-1 em 800 ciclos com apenas 0,028% de perda por ciclo.
O professor Jia Zhongfan, da Escola de Ciências e Engenharia da Universidade Flinders, espera usar materiais biodegradáveis para desenvolver baterias tipo bolsa no futuro, tornando os produtos seguros e sustentáveis.
O professor Jia disse que as baterias multivalentes de íons metálicos, incluindo Al3+, Zn2+ ou Mg2+, aproveitam os elementos abundantes na crosta terrestre e fornecem densidade de energia muito maior do que as baterias de íons de lítio (LIB).
"As baterias de íons de alumínio (AIBs), em particular, atraíram atenção significativa porque o alumínio é o terceiro elemento mais abundante (8,1%), tornando as AIBs um sistema de armazenamento de energia potencialmente sustentável e de baixo custo."
No entanto, um dos principais desafios que o AIB enfrenta atualmente é o movimento lento dos complexos iônicos Al3+, que resulta na baixa eficiência catódica do AIB. Polímeros conjugados orgânicos são um cátodo emergente para AIBs que podem resolver o problema de transporte de íons, mas o desempenho de saída de tensão da bateria ainda é fraco.
Os radicais estáveis são uma classe de moléculas eletroativas orgânicas que têm sido amplamente utilizadas em diferentes sistemas de baterias orgânicas. O primeiro produto desse tipo foi comercializado pela NEC em 2012.
O Laboratório Jia da Universidade Flinders já desenvolveu materiais básicos para baterias híbridas orgânicas de íons de lítio, baterias de íons de sódio e baterias totalmente orgânicas. Esses materiais radicais nunca encontraram aplicação em AIBs devido à falta de compreensão de suas reações (eletro)químicas em eletrólitos.