Uma equipe de pesquisadores na China acabei de puxar a cortina para trás em um novo projeto de bateria de sódio-enxofre que poderia mudar fundamentalmente a matemática do armazenamento de energia. Apoiando-se na própria química que historicamente fez do enxofre uma dor de cabeça para os engenheiros, eles conseguiram construir uma célula que é incrivelmente barata de fabricar, mas que ainda possui um enorme impacto energético.
O projeto, que está sendo testado em laboratório, usa ingredientes muito baratos: enxofre, sódio, alumínio e um eletrólito à base de cloro. Nos primeiros testes, a bateria atingiu densidades de energia superiores a 2.000 watts-hora por quilograma – um número que tira da água as atuais baterias de íon de sódio e até dá às células de lítio de primeira linha uma corrida pelo seu dinheiro.
O enxofre sempre foi a “baleia branca” da tecnologia de baterias porque, teoricamente, pode conter uma tonelada de energia
O problema? Nas baterias padrão de lítio-enxofre, o enxofre tende a criar subprodutos químicos confusos que atrapalham o funcionamento e matam a vida útil da bateria. Essa nova abordagem inverte o roteiro. Em vez de forçar o enxofre a aceitar apenas elétrons, os pesquisadores criaram um sistema onde o enxofre realmente os doa.
Funciona assim: a bateria usa um cátodo de enxofre puro e um simples pedaço de papel alumínio como ânodo. O molho secreto é o eletrólito, que é uma sopa de cloreto de alumínio, sais de sódio e cloro. Quando você descarrega a bateria, os átomos de enxofre no cátodo liberam elétrons e reagem com o cloro para formar cloretos de enxofre. Enquanto isso, os íons de sódio capturam esses elétrons e se fixam na folha de alumínio.
Essa dança química específica evita os problemas de degradação que geralmente afetam as baterias de enxofre. Uma camada porosa de carbono mantém o materials reativo contido e um separador de fibra de vidro evita que tudo entre em curto-circuito. É uma reação complexa, mas a equipe provou que ela funciona de maneira suave e reversível.
As estatísticas de durabilidade aqui são impressionantes
As células de teste sobreviveram a 1.400 ciclos de carga e descarga antes de começarem a perder capacidade significativa. Ainda mais selvagem é a vida útil: depois de permanecer intocada por mais de um ano, a bateria ainda mantinha 95% de sua carga. Isso é um grande negócio para projetos de armazenamento de longo prazo, onde as baterias podem ficar inativas por semanas ou meses.
Mas o verdadeiro disruptor é o preço. Com base no custo das matérias-primas, os pesquisadores estimam que esta bateria pode custar cerca de US$ 5 por quilowatt-hora. Para colocar isso em perspectiva, isso representa menos de um décimo do custo de muitas baterias de sódio atuais e é muito mais barato que o de íons de lítio. Se eles conseguirem produzir isso em massa, isso poderá tornar o armazenamento de energia renovável na rede muito barato.
Claro, há um problema. O eletrólito rico em cloro que eles usam é corrosivo e difícil de trabalhar com segurança. Além disso, esses números vêm de testes de laboratório baseados no peso dos materiais ativos, e não de uma célula comercial totalmente embalada. Levar isso de um béquer para o chão de fábrica será um enorme obstáculo de engenharia.
Ainda assim, esta pesquisa é um forte alerta. Isso prova que quando materiais padrão como o lítio ficam muito caros ou escassos, ser criativo com a química “não convencional” pode abrir portas que nem sabíamos que existiam.
