Bateria aquosa ecologicamente correta pode durar séculos

As baterias tradicionais dependem em grande parte de ácidos e álcalis agressivos e corrosivos que degradam os componentes internos e apresentam graves riscos de contaminação ambiental após o descarte. Para resolver esse problema, pesquisadores da City University of Hong Kong e da Southern University of Science and Technology criaram uma alternativa benigna e aquosa para as baterias.

O novo projeto substitui os líquidos tóxicos por um eletrólito composto de sais neutros de magnésio e cálcio - minerais comumente utilizados na salmoura de tofu. Mantida em um pH neutro de 7,0, essa solução elimina efetivamente a corrosão interna. Para o eletrodo negativo, os cientistas sintetizaram o Hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin, um polímero orgânico covalente. Essa estrutura semelhante a plástico apresenta ligações químicas doadoras de elétrons que garantem alta condutividade e cinética rápida para o armazenamento de íons divalentes. O sistema é completado com um eletrodo positivo formulado a partir de um análogo do azul da Prússia.

Os testes revelaram que a célula completa fornece um intervalo de tensão de 2,2 volts e uma energia específica de 48,3 watts-hora por quilograma com base na massa total dos eletrodos e do eletrólito. Mais notavelmente, a bateria mantém a estabilidade durante 120.000 ciclos de carga em uma corrente específica de 20 amperes por grama. Traduzida em uma rotina de carga diária, a unidade poderia, teoricamente, funcionar por mais de 300 anos, superando amplamente o desempenho das baterias padrão que se degradam após alguns milhares de ciclos.

O sistema atinge uma capacidade específica de 112,8 miliamperes-hora por grama. Como os materiais internos não são tóxicos para o meio ambiente, a bateria pode ser descartada diretamente de acordo com as rigorosas estruturas de segurança internacionais, incluindo a Lei de Conservação e Recuperação de Recursos dos Estados Unidos e a ISO 14001. Entretanto, para comercializar essa nova bateria, os desenvolvedores precisam superar os desafios remanescentes relacionados ao dimensionamento do processo de fabricação de polímeros orgânicos e ao aumento da capacidade geral de energia em espaços confinados.