Cientistas desenvolvem inédita bateria de sódio fundido para armazenar energia solar

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.