Pesquisadores desenvolvem eletrólitos aquosos que aumentam a eficiência e a estabilidade de baterias de zinco

Pesquisadores da Universidade de Maryland e do Laboratório Nacional de Brookhaven desenvolveram eletrólitos aquosos que elevam a eficiência e a estabilidade de baterias de zinco, superando obstáculos técnicos para o armazenamento de energia renovável. O estudo, publicado na Nature Nanotechnology em 2026, detalha a criação de soluções que permitem densidades de energia de até 130 Wh/kg e uma eficiência coulombiana de 99,99% ao longo de 1.000 ciclos de operação.

A tecnologia de baterias de zinco é considerada viável para sistemas conectados a turbinas eólicas e células solares por ser segura, econômica e ecológica. No entanto, a aplicação em larga escala era limitada pela decomposição de moléculas de água e pela formação de dendritos de zinco nos eletrodos, fenômenos que comprometem a vida útil e o desempenho do dispositivo.

Para solucionar esses problemas, a equipe liderada por Chunsheng Wang e Dejian Dong focou na composição do eletrólito, o líquido que transporta os íons. Enquanto versões anteriores, conhecidas como "água em sal", ampliavam a estabilidade eletroquímica para 3,0 V, elas apresentavam alta viscosidade, custo elevado e baixa condutividade iônica. A nova abordagem utiliza eletrólitos aquosos de baixa concentração, combinando água e sais com números doadores específicos — acima de 18 —, o que mantém a condutividade alta e o custo reduzido.

A inovação central reside na manipulação da estrutura de solvatação secundária. Ao utilizar ânions fluorados, os cientistas conseguiram criar uma interação entre os íons de zinco (Zn²⁺) e as moléculas de água, formando uma camada de proteção. Essa estrutura impede reações secundárias induzidas pela água e estabiliza a interface do eletrodo, reduzindo drasticamente a formação de dendritos.

Diferente dos designs tradicionais, que costumam sacrificar uma propriedade para melhorar outra, essa estratégia permite o aprimoramento simultâneo da estabilidade interfacial, do custo e da condutividade. O resultado é um sistema mais robusto para guardar a eletricidade gerada por fontes sustentáveis, permitindo que a energia seja utilizada mesmo em períodos de baixa incidência solar ou ausência de vento.

O modelo de design proposto pode ser expandido para a criação de outros eletrólitos aquosos com concentrações e números doadores semelhantes. As próximas etapas da pesquisa preveem a aplicação desse conceito em outros sistemas eletrolíticos, utilizando abordagens teóricas e técnicas de caracterização avançadas para aprofundar a compreensão dos mecanismos interfaciais.