As baterias de fluxo apresentam uma alternativa atraente para baterias de íon de lítio, oferecendo vida mais longa e menos degradação. Como as baterias não são adequadas para veículos elétricos ou eletrônicos de consumo, o segmento de mercado é muito menor do que o de íon-lítio. No entanto, as baterias de fluxo estão ganhando participação de mercado em projetos de armazenamento estacionário destinados a apoiar redes regionais e aumentar o consumo de energia gerada por fontes renováveis.
Até o momento, a maioria desses projetos foi baseada em baterias de fluxo de vanádio ou zinco-bromo. No entanto, há uma série de outros materiais com potencial para serem usados em baterias de fluxo, e os cientistas estão trabalhando para restringir aqueles que oferecem o melhor potencial para o melhor desempenho, menor custo e menor dano ambiental.
O manganês é um elemento relativamente barato e abundante e pode desempenhar um papel crescente nas baterias de íon-lítio em meio a preocupações crescentes sobre a toxicidade e a cadeia de fornecimento de cobalto e níquel. Um grupo de cientistas liderado pela Universidade de Freiburg, na Alemanha, decidiu investigar manganês para baterias de fluxo, obtendo alguns resultados interessantes.
O grupo fabricou baterias de fluxo de manganês em uma variedade de configurações com diferentes materiais de eletrodo, solvente e membrana. Os melhores deles demonstraram uma densidade de energia de 74 Wh por litro e uma voltagem de célula de 2,59 V. “Embora sejam necessárias mais otimizações”, afirma o grupo, “este sistema representa uma nova configuração promissora para o armazenamento de energia sustentável”.
As baterias são descritas no estudo «Investigações para uma bateria Híbrida Redox-Flow não aquosa com um anólito e católito à base de manganês», publicado em Advanced Energy Materials. O grupo observa que sua «primeira tentativa» com manganês já excede a densidade de energia das baterias de fluxo redox de vanádio comerciais, que têm várias décadas de pesquisa por trás delas.
O desempenho promissor vem com várias ressalvas. Olhando para as baterias, o grupo observou problemas incluindo alto potencial para deposição de manganês, lixiviação para o eletrodo negativo, perda de capacidade e baixa eficiência energética, bem como o que eles descrevem como deposição «semelhante à couve-flor», levando à formação de um filme de manganês instável. Eles também apontam que a resistência específica da área da bateria precisaria ser drasticamente reduzida para desenvolver uma bateria comercialmente viável.
Com mais pesquisas sobre diferentes combinações de materiais, aditivos e pré-tratamento, o grupo prevê que a maioria desses desafios será superada e afirma que o desempenho deve melhorar com o ajuste de vários parâmetros no projeto da bateria.
«Em comparação com o sistema de bateria de fluxo redox de vanádio de referência, a bateria de fluxo totalmente em manganês tem uma densidade de energia mais alta e é baseada no elemento barato e abundante manganês», concluem os pesquisadores. «Além disso, ainda há muito espaço para melhorias, o que torna o dispositivo apresentado neste trabalho um campo interessante para pesquisas futuras.»
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