Bateria de zinco, água e bambu supera 1.000 ciclos de recarregamento
[Imagem: Aoxue Lang et al. – 10.1016/j.jobab.2026.100232]
Baterias de zinco à base de água
Com problemas que vão do preço dos metais à insistência das baterias de íons de lítio de entrarem em curto-circuito, uma bateria à base de água parece ser a tecnologia definitiva tanto para a portabilidade quanto para a eletrificação dos transportes.
Recentemente se comprovou que as baterias de água podem atingir capacidades práticas, e agora já há protótipos que demonstraram uma durabilidade de 2.000 ciclos de uso e recarregamento.
Aoxue Lang e colegas da África do Sul, China e Turquia mostraram agora que tudo pode melhorar, fabricando uma bateria à base de água que ainda troca o lítio pelo muito mais barato zinco, além de usar como eletrodo um hidrogel feito à base de celulose de bambu.
A tecnologia das baterias de zinco é antiga, estando na maioria das pilhas não recarregáveis. Mas baterias de zinco recarregáveis são uma tecnologia à parte, capaz de rivalizar com as baterias de íons de lítio em muitas situações, e até superá-las – por exemplo, já existem baterias de zinco que guardam eletricidade e produzem hidrogênio.
Especificamente as baterias aquosas de íons de zinco prometem armazenamento de energia seguro e de baixo custo, mas o zinco metálico também pode formar os indesejáveis dendritos, estruturas em forma de agulha que causam curtos-circuitos nas baterias de íons de lítio.
O novo hidrogel à base de bambu veio justamente para resolver esse problema sem recorrer a aditivos tóxicos ou cerâmicas caras.
[Imagem: Aoxue Lang et al. – 10.1016/j.jobab.2026.100232]
Estabilidade e segurança
Para criar uma bateria de íons de zinco à base de água sem dendritos, a equipe dissolveu celulose microcristalina em um banho de gelo de álcali/ureia e, em seguida, juntou esse polímero com bórax, para formar a rede primária. O segredo está no uso de nanofibras de celulose oxidadas, filamentos em forma de fita com 3 nanômetros (nm) de espessura e centenas de nm de comprimento, que carregam densos grupos carboxílicos.
As nanofibras de celulose funcionam tanto como reforço mecânico quanto como vias expressas iônicas: A difusão dos íons de zinco (Zn2+) ao longo do compósito atinge uma velocidade quase duas vezes superior à observada na celulose pura.
Os protótipos permaneceram livres de dendritos, comprovando que as baterias à base de água, incluindo as baterias de íons de zinco aquosas, são seguras e potencialmente muito mais duráveis do que as de lítio.
Quando combinado com um cátodo de óxido de vanádio (V2O5) pré-tratado com sal de cozinha (NaCl), os eletrodos à base de bambu forneceram 237 mAh g-1 e, mais importante, mantiveram 79,9% de sua capacidade após 1.000 ciclos de carregamento e uso, um marco frequentemente citado como o limite para que uma bateria possa passar do protótipo em escala de laboratório para a comercialização.
De fato, a equipe sintetizou todos os seus materiais visando a fabricação em larga escala. Todos os ingredientes – pó de celulose, polpa de bambu, bórax e ZnSO4 – são produtos químicos comuns, e o gel pode ser moldado em rolos, como na fabricação de papel. Os cálculos mostram que 1 cm2 do biogel custa apenas 8% do preço de um separador comercial de fibra de vidro, enquanto a digestão com celulase o decompõe em até quatro horas, oferecendo uma alternativa de descarte que as membranas convencionais não possuem.