As 10 tecnologias de bateria mais avançadas que darão energia ao futuro

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A tecnologia avançada de baterias envolve o uso de tecnologias e materiais sofisticados no projeto e produção de baterias para melhorar seu desempenho, eficiência e durabilidade. Isso pode incluir uma variedade de áreas de pesquisa focadas na criação de baterias com melhor densidade de energia, vida útil e custo, bem como o desenvolvimento de métodos de carregamento inovadores, como carregamento rápido e sem fio. Algumas das tecnologias avançadas de bateria incluem ânodos metálicos de silício e lítio, eletrólitos de estado sólido, designs avançados de íons de lítio, enxofre de lítio (Li-S), íons de sódio (íon Na), baterias de fluxo redox (RFBs) , Zn-íon, Zn-Br e Zn-ar.

Baterias avançadas encontraram diversas aplicações em vários setores. Atualmente, eles estão sendo usados ​​em dispositivos eletrônicos portáteis, veículos elétricos e híbridos, sistemas de armazenamento de energia, dispositivos médicos, equipamentos industriais e aplicações militares. Por exemplo, a Sila Nanotechnologies está trabalhando em um novo tipo de bateria de íons de lítio que usa um ânodo à base de silício em vez de um ânodo de grafite. A empresa afirma que este novo tipo de bateria terá maior densidade de energia e tempos de carregamento mais rápidos em comparação com as baterias tradicionais de íons de lítio. A empresa pretende aumentar a densidade de energia das células da bateria em 20 a 40%.

O desenvolvimento e uso de ânodos de silício e ânodos de Li-metal são dois dos avanços materiais mais intrigantes para as baterias de íon-lítio. O potencial desses materiais de ânodo para aumentar drasticamente a densidade de energia é empolgante, no entanto, melhorias na capacidade de taxa, segurança e até mesmo custo também estão sendo exploradas. Os principais problemas de vida útil com silício e lítio metálico diminuíram e restringiram o uso comercial até este ponto. Para as baterias Li-S, a longevidade é um desafio ainda maior.

Dada a importância do setor de VE para a economia global em geral, espera-se que a tecnologia de íon-lítio continue sua posição de liderança no universo das baterias no futuro próximo, mesmo que seja atormentada por questões como seleção de cátodo e ânodo, avanços no design de células, e a taxa de desenvolvimento da densidade de energia. A melhoria de um parâmetro de desempenho, como densidade de energia, custo ou sustentabilidade, quase sempre terá o preço de outro. Isso é válido mesmo quando se considera a química das baterias além das baseadas em lítio.

A densidade de energia é normalmente sacrificada por alternativas às químicas à base de lítio em favor de maiores credenciais ambientais, capital reduzido ou custos de vida útil, capacidade de taxa aprimorada ou ciclo de vida mais longo. No final, os requisitos de uma determinada aplicação e mercado determinam a combinação de características de desempenho e, consequentemente, a escolha de tecnologia e química. Os métodos de armazenamento de longa duração estão aumentando em demanda, por exemplo, no armazenamento estacionário de energia. Isso abre as portas para inovações como a bateria de fluxo redox, que dimensiona mais facilmente a capacidade de energia e, ao mesmo tempo, permite o uso de materiais ativos baratos e amplamente acessíveis.

Obviamente, o setor de baterias EV é um foco importante para muitos avanços tecnológicos de baterias, oferecendo uma chance de atender a um mercado onde a demanda deve exceder 1.500 GWh até 2030. Ao longo da segunda metade da década, espera-se que o mercado de baterias EV colocar uma ênfase maior em ânodo de silício, lítio-metal e tecnologias de estado sólido. A Ásia e a China agora dominam o processamento de materiais de íons de lítio e a produção de células, enquanto os EUA e a Europa, em particular, estão tentando construir e desenvolver suas próprias cadeias de fornecimento de baterias, estabelecendo o ritmo para a inovação e o desenvolvimento de tecnologias de próxima geração para capturar e domesticar valor.