Em um marco para a tecnologia de baterias sem lítio, o projeto colaborativo de P&D INNOBATT, liderado pelo Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologia de Dispositivos (IISB), concluiu um demonstrador de sistema de baterias baseado em baterias de íon duplo de alumínio-grafite (AGDIB). O demonstrador confirma a estabilidade dessa nova química de célula não apenas em condições de laboratório, mas também em cenários operacionais realistas.
A bateria recarregável de íon-alumínio é uma tecnologia de armazenamento de energia econômica e não inflamável que utiliza materiais ativos facilmente obtidos – alumínio e grafite. Com grafite natural como material catódico, as células AGDIB podem atingir densidades de energia de 160 Wh/kg e densidades de potência superiores a 9 kW/kg. Como um dispositivo de armazenamento de alta potência, as baterias de íon-alumínio podem ser carregadas e descarregadas rapidamente em altas taxas C, possibilitando aplicações de resposta rápida.
Segundo o Fraunhofer IISB, a química reversível permite mais de 10.000 ciclos com 100% de profundidade de descarga (DoD) em células de teste de laboratório, com eficiência de Coulomb próxima de 100% e eficiência energética acima de 85%. As células tipo pouch multicamadas resistentes à corrosão, desenvolvidas para baterias de íon-alumínio, possuem capacidades de até 200 mAh, atingindo mais de 1.000 ciclos para células de 200 mAh com 4 camadas a 6 C e mais de 7.000 ciclos para células de 30 mAh com camada única a 30 C.
Com tais capacidades, as baterias de íon-alumínio demonstram grande potencial para aplicações estacionárias e híbridas móveis, particularmente como sistemas USP e dispositivos de armazenamento de alto desempenho para estabilização dinâmica da rede elétrica, onde microciclos frequentes de baixa energia exigem alta potência em vez de alta densidade de energia.
Embora muitas novas tecnologias de baterias sem lítio ainda estejam em escala laboratorial, demonstradores em nível de sistema são raros. No âmbito do projeto INNOBATT, um demonstrador completo de sistema de bateria foi agora estabelecido após o escalonamento prévio da tecnologia AGDIB para células tipo pouch de pequeno porte, conforme relatado pelo Fraunhofer IISB no final de novembro. O desenvolvimento concentrou-se em toda a cadeia de valor: química de células sem lítio sustentável, integração de um sistema de gerenciamento de bateria (BMS) sem fio, detecção de corrente bidirecional baseada em computação quântica e reciclabilidade.
Este sistema valida com sucesso as capacidades de alta potência da química AGDIB para estabilização da rede elétrica, afirmou o Fraunhofer IISB. Resultados observados anteriormente em nível de célula foram confirmados em nível de módulo, utilizando dados de frequência real para emular aplicações de reserva instantânea. O sistema manteve desempenho estável sob cargas dinâmicas de alta corrente a 10 C, demonstrando a escalabilidade da AGDIB por meio da fabricação bem-sucedida de células, interconexão e integração do sistema. Ao contrário de muitos sistemas de baterias convencionais, a AGDIB suporta taxas de carga e descarga muito altas, tornando-a ideal para aplicações como o fornecimento de inércia virtual à rede elétrica.
A reciclabilidade foi uma consideração fundamental durante todo o desenvolvimento. Os materiais das células podem ser separados fisicamente sem o uso de produtos químicos tóxicos, possibilitando ciclos fechados de materiais. O design do módulo segue uma estratégia voltada para a reciclagem, superando os requisitos regulamentares atuais da UE para a eficiência da reciclagem de baterias e demonstrando um sistema de armazenamento de energia sustentável e preparado para o futuro.
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