O Departamento de Energia dos EUA (DoE) destinou US$ 125 milhões para financiar duas equipes do Energy Innovation Hub para liderar uma nova onda de desenvolvimento de tecnologia de baterias. Esta iniciativa, que visa aprimorar as atuais limitações das baterias de íons de lítio, é liderada pelo Laboratório Nacional Argonne e pela Universidade Stanford. A iniciativa reflete um esforço conjunto para acelerar a descarbonização do transporte e aprimorar a integração de energia limpa na rede elétrica.
O anúncio de financiamento, detalhado em um comunicado do DoE, ressalta a necessidade urgente de soluções avançadas de armazenamento de energia para atender à crescente demanda por tecnologias de baterias mais seguras, eficientes e econômicas. Aplicações emergentes, particularmente em transporte e armazenamento em rede, exigem maiores capacidades de armazenamento de energia, medidas de segurança aprimoradas e uma diversificação das matérias-primas utilizadas na fabricação de baterias para mitigar os riscos da cadeia de suprimentos.
Aliança de Pesquisa em Armazenamento de Energia (ESRA)
A Energy Storage Research Alliance (ESRA), liderada pelo Argonne National Laboratory, reúne aproximadamente 50 pesquisadores em três laboratórios nacionais e 12 universidades. Sua missão é explorar as ciências das baterias de forma fundamental para enfrentar os desafios atuais, incluindo segurança, alta densidade energética e o desenvolvimento de baterias de longa duração a partir de materiais baratos e de fácil obtenção.
A principal ambição da ESRA é expandir os limites da ciência de armazenamento de energia, promovendo inovação tecnológica que fortaleça a competitividade econômica dos EUA.
Shirley Meng, Diretora da ESRA, enfatizou a necessidade urgente de dispositivos de armazenamento de energia de alto desempenho, baixo custo e sustentáveis, visando à descarbonização profunda do transporte pesado e da rede elétrica. Meng, que também é Cientista-Chefe do Centro Colaborativo Argonne para Ciência do Armazenamento de Energia e professora da Escola Pritzker de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago, enfatizou que superar as capacidades da atual tecnologia de íons de lítio exige pesquisa inovadora ancorada na ciência básica. Ela afirmou: "A demanda por dispositivos de armazenamento de energia de alto desempenho, baixo custo e sustentáveis está aumentando, especialmente aqueles com potencial para descarbonizar profundamente o transporte pesado e a rede elétrica."
Bryan McCloskey, Diretor Adjunto de Impulsos Científicos da ESRA e engenheiro docente do Berkeley Lab, acrescentou que a ESRA visa promover um ecossistema propício à inovação rápida, reduzindo o intervalo entre a descoberta básica e a implantação da tecnologia. Um componente essencial da estratégia da ESRA envolve a formação de uma força de trabalho diversificada e futura, preparada para as futuras demandas de manufatura, por meio de parcerias com a indústria, a academia e o governo. Ele afirmou: "A ESRA cria um ecossistema de pesquisa em armazenamento de energia com a missão de inovar rapidamente, encurtar o tempo entre a descoberta básica e o desenvolvimento da tecnologia e formar a força de trabalho da próxima geração."
A coalizão, composta por instituições como a Universidade de Columbia, o MIT e a Universidade de Michigan, entre outras, participará ativamente de todos os aspectos da pesquisa científica, governança e desenvolvimento estratégico.
Consórcio de Baterias Aquosas (ABC)
Em paralelo, a Universidade de Stanford lidera o Consórcio de Baterias Aquosas (ABC), com foco no desenvolvimento de uma nova bateria aquosa que promete ser ambientalmente segura e economicamente viável. Essa nova tecnologia de baterias, que deverá apresentar maior densidade de energia do que as atuais baterias de chumbo-ácido e potencialmente custar apenas um décimo do preço das baterias de íon-lítio contemporâneas, visa superar desafios de longa data, como baixa voltagem, densidade de energia e corrosão.
Linda Nazar, cientista-chefe do projeto e professora da Universidade de Waterloo, observou as barreiras persistentes enfrentadas no desenvolvimento de baterias aquosas, incluindo corrosão do material e falha da célula em condições práticas. "As barreiras para uma bateria aquosa tão nova têm frustrado os inventores há anos", observou ela.
Yi Cui, diretor do projeto e professor em Stanford, destacou a necessidade de criar soluções de armazenamento de energia acessíveis e em escala de rede, capazes de operação confiável a longo prazo, especialmente em uma era dominada por fontes de energia renováveis intermitentes, como a energia solar e eólica.
O Consórcio de Baterias Aquosas, administrado pelo Instituto Precourt de Energia de Stanford, reúne 31 cientistas, engenheiros e físicos renomados em baterias de instituições da América do Norte, incluindo o SLAC, diversos campi da Universidade da Califórnia, a Universidade Estadual da Carolina do Norte e os Laboratórios de Pesquisa do Exército e da Marinha dos EUA. Seu esforço colaborativo abrangerá projeto e síntese de materiais, teoria e simulação, e caracterização de protótipos de dispositivos.
As equipes de pesquisa explorarão várias facetas da tecnologia de baterias, incluindo o eletrólito, os materiais do eletrodo e a arquitetura geral do dispositivo, com a visão de criar baterias que não apenas tenham um desempenho eficiente, mas também carreguem e descarreguem rapidamente, sendo economicamente viáveis.
A alocação de US$ 125 milhões do DoE, dividida igualmente entre os dois centros ao longo de até cinco anos, estabelece uma estrutura sólida para pesquisa transformadora em armazenamento de energia.
