A Toshiba desenvolveu um protótipo para um novo tipo de bateria recarregável de íons de lítio que usa água como eletrólito aquoso. Esta nova bateria não possui solventes orgânicos inflamáveis, o que permite operar a baixas temperaturas de até -30 ° C e apresentar baixo risco em uso a longo prazo, mesmo em caso de incêndio. Ele também oferece alta durabilidade de 2.000 ciclos de carga e descarga, tornando possível o uso em muitas aplicações de armazenamento de energia de grande capacidade.
A energia que pode ser obtida de fontes renováveis como o sol e o vento varia de acordo com a hora do dia, clima, estação do ano e local. Se quisermos obter um fornecimento de energia estável a partir dessas fontes de energia renováveis, precisaremos de baterias estacionárias de grande escala que possam armazenar essa energia quando disponível e fornecê-la durante a demanda. Essas baterias de grande escala são normalmente baterias recarregáveis de íon de lítio (LIB) com alta densidade de energia; no entanto, a desvantagem dessas baterias LIB é que elas usam solventes orgânicos inflamáveis para atingir alta densidade de energia. Esta é uma grande preocupação de segurança e, portanto, essas baterias de armazenamento em grande escala não podem ser usadas em aplicações onde é necessário um alto nível de segurança.
As baterias SCiB anteriores da Toshiba melhoraram o desempenho de segurança ao substituir o ânodo de grafite normal por um óxido de titanato de lítio (LTO) não inflamável. Agora, a empresa aumentou ainda mais a segurança ao desenvolver uma bateria que usa um eletrólito aquoso. Enquanto o LTO protege a bateria contra choque e vibração, o eletrólito aquoso garante a segurança em caso de incêndio no local de instalação. Este avanço simplifica as medidas de segurança necessárias durante a instalação e amplia o escopo de locais onde os sistemas podem ser instalados. Agora é possível considerar a instalação perto de áreas residenciais e dentro de edifícios de escritórios, um fator que contribuirá para o uso mais difundido de baterias de armazenamento em grande escala.
O problema com as baterias aquosas até agora tem sido que, com o tempo, a eletrólise do eletrólito aquoso degrada o desempenho da bateria e do ciclo. A Toshiba superou isso com uma nova estrutura de bateria que combina um separador de eletrólito sólido e um eletrólito com alta concentração de sal de lítio. Esta abordagem evita que os íons de hidrogênio (moléculas de água) migrem do cátodo para o ânodo, suprimindo a eletrólise, conforme mostrado na imagem principal. Ele melhorou o desempenho ao aumentar o número de ciclos de carga e descarga para mais de 2.000, 10 vezes mais do que é possível com a tecnologia atual, ao mesmo tempo que atinge uma tensão de 2,4 V, alta para uma bateria aquosa.
A nova bateria adota um eletrólito aquoso que não congela em baixas temperaturas, que realiza carga e descarga a uma temperatura tão baixa quanto -30 ° C. Outra vantagem é que o eletrólito aquoso não apenas melhora a segurança operacional, mas também reduz custos simplificando as instalações de fabricação. A Toshiba avançará ainda mais com a pesquisa e o desenvolvimento da bateria aquosa, com o objetivo de fornecer amostras o quanto antes.