Pesquisadores do Instituto de Ciência dos Materiais de Barcelona (ICMAB-CSIC), em colaboração com o Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) e a Universidade Nacional de La Plata, na Argentina, desenvolveram uma arquitetura de bateria de zinco-ar que aumenta a potência de saída em até 80% sem alterar sua química básica.
O trabalho, “Unlocking high power in membraneless Zn-air batteries: A paradigm shift via wireless bipolar electrochemistry”, foi publicado em agosto na revista Energy Storage Materials. O estudo questiona a abordagem convencional de evitar materiais condutores no eletrólito para impedir curtos-circuitos. Na nova arquitetura, os elementos condutores permanecem desconectados do circuito externo, enquanto sua polarização sob um campo elétrico reduz a resistência interna em vez de provocar um curto-circuito.
A arquitetura introduz pequenos elementos condutores no interior da bateria que não são conectados por fios aos eletrodos principais nem ao circuito externo. Esses elementos atuam como eletrodos bipolares sem fio e modificam a distribuição de carga dentro do dispositivo.
O princípio se baseia no campo elétrico que se desenvolve entre os dois eletrodos durante o funcionamento da bateria. Quando um elemento condutor eletricamente isolado é introduzido no eletrólito, o campo o polariza, fazendo com que uma extremidade fique carregada positivamente e a outra, negativamente. Dessa forma, o elemento cria caminhos adicionais para o transporte de carga sem estabelecer uma conexão elétrica direta entre os eletrodos.
O efeito é particularmente relevante para baterias de zinco-ar, nas quais a reação eletroquímica envolvendo o oxigênio limita a velocidade de operação. O zinco apresenta uma reação de oxidação favorável e o sistema utiliza uma química aquosa, enquanto a reação com o oxigênio é mais lenta e pode limitar a potência que o dispositivo é capaz de fornecer.
Os eletrodos bipolares sem fio facilitam o transporte de carga pelo eletrólito e reduzem as perdas associadas à resistência interna. Segundo o estudo, a modificação pode aumentar a potência de saída em até 80%.
O sistema não exige alterações nos principais materiais eletroquímicos da bateria, mas modifica sua arquitetura interna. Isso poderia solucionar uma das principais limitações das baterias de zinco-ar por meio de um mecanismo físico adicional, que atua em conjunto com a química ativa.
Os autores sugerem que o conceito poderia ser estendido a outras tecnologias de armazenamento de energia.
