Uma equipa liderada por cientistas da Universidade da Califórnia, em Los Angeles, desenvolveu um novo dispositivo híbrido de armazenamento de energia de iões de zinco, cujos elétrodos são fabricados com tecnologia de impressão 3D, apresentando uma densidade energética sete vezes superior à de dispositivos similares. O artigo científico correspondente foi publicado na nova edição da revista Small.

Uma extremidade do novo dispositivo armazena energia como uma bateria tradicional de iões de lítio, enquanto a outra utiliza um elétrodo de carbono semelhante ao de um supercondensador. Utilizar zinco em vez de lítio para fabricar dispositivos de armazenamento de energia será mais barato e mais sustentável. Isto porque a reserva de zinco na crosta terrestre é cem vezes superior à do lítio, sendo não só mais fácil de extrair, como também mais simples de reciclar. Embora os supercondensadores armazenem menos energia, carregam e descarregam extremamente rápido e têm uma vida útil prevista de várias décadas.

O gargalo dos supercondensadores reside no facto de a energia só poder permanecer na superfície dos elétrodos. No estudo mais recente, a equipa aumentou significativamente a densidade energética através de duas abordagens: primeiro, aumentando enormemente a área superficial dos elétrodos de carbono e, segundo, preenchendo essas superfícies com óxido de vanádio, um material de armazenamento de energia.

Para aumentar a área superficial dos elétrodos de carbono, a equipa concebeu-os com uma estrutura semelhante a um favo de mel ou a uma esponja, repleta de pequenas cavidades no seu interior. Os elétrodos são construídos com tecnologia de impressão 3D: uma resina líquida solidifica instantaneamente sob a ação de um laser ultravioleta, formando camada por camada. De seguida, a equipa aquece a peça impressa para a desgaseificar, deixando apenas uma estrutura de carbono condutora repleta de poros abertos. Através de um processo químico, o óxido de vanádio é então carregado nesta estrutura. O componente resultante possui uma área superficial surpreendentemente grande: se um grama deste material fosse comprimido numa folha fina, cobriria cerca de 10 campos de ténis padrão, permitindo-lhe armazenar uma quantidade imensa de carga elétrica.

O novo dispositivo não só armazena mais de 7 vezes a carga elétrica de um condensador tradicional, como também mantém 82% da sua capacidade após 1500 ciclos de carga e descarga.

Para armazenar energia solar e eólica, de modo a satisfazer a crescente procura de eletricidade, são necessários dispositivos que possam carregar e descarregar rapidamente, sejam de baixo custo e capazes de operar continuamente durante décadas. Este novo dispositivo satisfaz precisamente todas estas condições exigentes.