Um estudo publicado recentemente na Energy Storage Materials apresentou um novo design de bateria de sódio que reduzirá os custos e facilitar a integração de energia renovável na rede elétrica. O Laboratório Nacional do Pacífico Noroeste do Departamento de Energia liderou uma equipe de pesquisa que demonstrou a viabilidade do projeto para uma bateria de armazenamento de energia da rede construída com metais abundantes na Terra, como o sódio e o alumínio.
Utilizando materiais mais abundantes na Terra, a equipe de pesquisa liderada por Guosheng Li, cientista de materiais do PNNL e principal investigador da pesquisa, demonstrou que o novo design de bateria de sódio – sal fundido apresenta um potencial significativo para carregar e descarregar muito mais rápido do que as baterias convencionais de sódio de alta temperatura.
Além disso, a bateria pode manter uma excelente capacidade de armazenamento de energia enquanto opera em temperaturas mais baixas. Notavelmente, a equipe conseguiu obter desempenho semelhante com esta nova química à base de sódio em temperaturas mais de 212 ° F mais baixas do que as tecnologias de bateria de sódio de alta temperatura comercialmente disponíveis.
Bateria de sódio possui armazenamento escalável
Portanto, a nova bateria de armazenamento de energia apresenta um caminho para um sistema de armazenamento de energia estacionário mais seguro e escalável, com o uso de metais de baixo custo, sódio e alumínio, e um desempenho superior em comparação com outras tecnologias de bateria de sódio atualmente disponíveis.
Imre Gyuk, o diretor do Escritório de Eletricidade, Programa de Armazenamento de Energia do DOE, que apoiou este estudo, observou que a nova tecnologia de bateria construída com materiais de baixo custo e disponíveis no mercado interno está trazendo os EUA mais perto de suas metas de energia limpa. Essa nova bateria de sal fundido à base de sódio usa duas reações distintas, uma reação de sal fundido neutro, que a equipe já havia relatado anteriormente.
O segundo mecanismo de reação ácida é crucial, pois aumenta a capacidade da bateria. Após 345 ciclos de carga/descarga em alta corrente, esse mecanismo de reação ácida reteve 82,8% da capacidade de pico de carga.
Este avanço é significativo, pois representa uma nova classe de baterias de armazenamento de energia seguras, escaláveis e baratas. Além disso, esta nova bateria de sal fundido à base de sódio pode fornecer uma fonte de energia renovável estável e confiável, facilitando a integração de energia renovável na rede elétrica.
Isso é especialmente importante em um momento em que a demanda por energia limpa está crescendo em todo o mundo. Com esta nova tecnologia, estamos mais próximos de alcançar nossas metas de energia limpa e de construir um futuro mais sustentável.
Densidade da bateria de sódio e armazenamento de energia solar, eólica e renovável
A densidade de energia específica é a quantidade de energia que uma bateria pode fornecer durante a descarga e é expressa em watt-hora por quilograma (Wh/kg). Embora ainda em fase de teste como “célula tipo moeda”, a nova bateria de sódio-alumínio pode ter uma densidade de energia prática de até 100 Wh/kg, segundo especulações dos pesquisadores.
Por outro lado, as baterias de íon-lítio usadas em eletrônicos comerciais e veículos elétricos têm uma densidade de energia de cerca de 170-250 Wh/kg. Entretanto, a bateria de sódio-alumínio tem a vantagem de ser barata e fácil de produzir nos Estados Unidos, utilizando materiais mais abundantes.
“Com a otimização, esperamos que a densidade de energia específica e a vida útil da bateria possam ser ainda maiores e mais longas”, afirmou Li.
Os cientistas do PNNL trabalharam em colaboração com colegas da empresa americana Nexceris para montar e testar a bateria. A Nexceris, por meio de sua nova divisão Adena Power, forneceu o eletrólito de estado sólido patenteado à base de sódio para que o PNNL testasse o desempenho da bateria. Esse componente é crucial para permitir que os íons de sódio se movam do ânodo (lado negativo) para o cátodo (lado positivo) da bateria durante o processo de carga.
