China desenvolve bateria de ferro de baixo custo para armazenamento de energia em larga escala

O Instituto de Pesquisa de Metais da Academia Chinesa de Ciências desenvolveu uma bateria de fluxo alcalina composta inteiramente de ferro, com foco no armazenamento de energia em larga escala. A tecnologia, detalhada na revista Advanced Energy Materials, visa equilibrar a produção de fontes renováveis, como a solar e a eólica, oferecendo uma alternativa durável e de baixo custo para redes elétricas, sem a dependência de matérias-primas caras.

Diferente das baterias de íon-lítio, comuns em eletrônicos e veículos elétricos, o sistema de fluxo utiliza eletrólitos líquidos que circulam pelo mecanismo. Essa arquitetura permite a separação entre potência e capacidade, facilitando a manutenção de redes elétricas por períodos prolongados. A escolha do ferro como base justifica-se por ser um material mais abundante e econômico que o lítio, especialmente para aplicações estacionárias.

O principal obstáculo técnico para o uso do ferro era a degradação do eletrólito negativo, causada pela baixa reversibilidade eletroquímica, a decomposição de espécies ativas e a contaminação cruzada na membrana. Para solucionar esse problema, os professores Tang Ao e Li Ying criaram um novo complexo de ferro, denominado [Fe(HPF)BHS]⁴⁻. A estrutura molecular volumosa e a interface de carga negativa do composto protegem o centro de ferro contra ataques de íons hidróxido e limitam a passagem de ligantes através da membrana.

Em testes laboratoriais, a bateria atingiu mais de 6.000 ciclos de carga sem perda de capacidade a 80 mA cm⁻², o que equivale a aproximadamente 16 anos de uso diário. Nessas condições, a eficiência coulómbica média foi de 99,4%. Mesmo sob maior exigência, a 150 mA cm⁻², o sistema manteve uma eficiência energética de 78,5% e uma densidade de potência máxima de 392,1 mW cm⁻².

Análises adicionais mostraram que, com uma concentração de 0,9 M, a bateria realizou 2.000 ciclos estáveis com eficiência energética de 71,5%. O novo eletrólito também reduziu a passagem de ligantes em duas ordens de magnitude quando comparado a sistemas convencionais. Embora a aplicação em celulares ou carros elétricos não seja descartada para o futuro, o potencial imediato da tecnologia reside no fortalecimento da segurança energética e na redução da dependência do lítio em projetos de rede.