Dê Lugar ao Lítio: Baterias de Alumínio e Enxofre Estão Impulsionando uma Revolução Energética

• Em janeiro de 2024, um estudo da Nature Communications relatou uma bateria de alumínio-enxofre operando a 85 °C com um eletrólito de cloroaluminato fundido, mantendo 85,4% de sua capacidade após 1.400 ciclos a 1C.
• O protótipo de bateria de íon-alumínio de Stanford de 2015 usou um ânodo de alumínio e um cátodo de grafite, permitindo recarga ultrarrápida (cerca de um minuto) e mais de 7.500 ciclos a aproximadamente 2 V.
• Em 2014, a Phinergy demonstrou um carro que podia percorrer cerca de 1.100 milhas usando baterias de alumínio-ar.
• As baterias de alumínio-ar oferecem aproximadamente três vezes a densidade de energia por peso das baterias de íon-lítio.
• Em janeiro de 2023, o Laboratório Nacional de Argonne demonstrou células Li–S com uma camada intermediária redox-ativa que praticamente eliminou o efeito shuttle e permitiu mais de 700 ciclos.
• Células de lítio-enxofre demonstraram densidades de energia em torno de 400–500 Wh/kg em laboratórios, e o projeto SABERS da NASA tem como meta cerca de 500 Wh/kg para aviação elétrica.
• Em agosto de 2022, Donald Sadoway do MIT apresentou uma bateria de alumínio-enxofre com ânodo de alumínio e cátodo de enxofre, usando eletrólitos de sal fundido para permitir operação segura e de baixo custo.
• Em outubro de 2024, a Lyten anunciou planos para construir a primeira gigafábrica de baterias Li–S do mundo em Nevada, com meta de 10 GWh/ano até 2027.
• Em março de 2025, a Theion levantou €15 milhões para escalar células Li–S de enxofre cristalino, alegando o triplo da densidade energética do Li-íon, um terço do custo e um terço das emissões de CO₂, com planos de passar de células tipo moeda para células pouch maiores.
• Em 2023, a Phinergy e a Indian Oil Corporation apresentaram o primeiro veículo movido a alumínio-ar da Índia, sinalizando potencial de implantação no mercado.

Imagine baterias feitas de papel alumínio comum e pó de enxofre, alimentando desde casas até carros elétricos a uma fração do custo atual. Baterias à base de alumínio e enxofre estão surgindo como alternativas promissoras às tradicionais células de íon-lítio, oferecendo o potencial tentador de armazenamento de energia mais barato, seguro e sustentável. Neste relatório, exploramos o que são essas baterias de alumínio e enxofre, como funcionam, os diferentes tipos em desenvolvimento (incluindo uma combinação empolgante de alumínio e enxofre), suas vantagens e desafios, os principais atores impulsionando avanços e como inovações recentes em 2024–2025 podem transformar a energia limpa e os veículos elétricos. (Todas as fontes são citadas para credibilidade.)

O que são baterias de alumínio e enxofre?

Baterias de alumínio e baterias de enxofre representam duas amplas famílias de tecnologias de baterias recarregáveis de próxima geração que visam superar as limitações das baterias de íon-lítio atuais. Simplificando, elas usam alumínio ou enxofre (ou ambos) em suas reações eletroquímicas em vez de depender exclusivamente de químicas à base de lítio. Assim como qualquer bateria, estas possuem três partes principais – um eletrodo positivo (cátodo), um eletrodo negativo (ânodo) e um eletrólito entre eles que transporta íons durante a carga e descarga. A principal diferença está na química: em baterias de alumínio, o metal alumínio geralmente serve como ânodo (e em alguns projetos fornece os íons portadores de carga), enquanto em baterias de enxofre, o elemento enxofre normalmente serve como material de cátodo, aceitando íons de um ânodo metálico (como lítio ou sódio).

Por que explorar alumínio ou enxofre? Ambos os elementos são incrivelmente abundantes e baratos em comparação com o lítio e o cobalto usados em células de íon-lítio. O alumínio é o metal mais abundante na crosta terrestre e possui uma capacidade teórica muito alta para armazenar carga (cada átomo de Al pode liberar 3 elétrons, dando-lhe uma capacidade de carga de 2,98 Ah por grama, o que é enorme) nature.com. O enxofre é um dos elementos não metálicos mais baratos (frequentemente um subproduto do refino de petróleo) e pode se ligar a dois íons de lítio por átomo, permitindo um potencial de armazenamento de energia muito alto nature.com, anl.gov. Em princípio, baterias usando alumínio ou enxofre poderiam armazenar mais energia para um determinado peso e custar muito menos do que os atuais pacotes de íon-lítio. Como explicam pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne, “O enxofre é extremamente abundante e econômico e pode armazenar mais energia do que as baterias tradicionais à base de íons.” anl.gov Da mesma forma, o alumínio é barato, amplamente disponível e armazena carga de forma densa tanto em peso quanto em volumenature.com.

Outro grande motivador é a segurança e sustentabilidade. As baterias de íon-lítio usam eletrólitos líquidos orgânicos inflamáveis e frequentemente requerem metais escassos (como cobalto, níquel, lítio) que levantam questões de cadeia de suprimentos e éticas. Em contraste, muitos projetos de baterias de alumínio e enxofre podem usar eletrólitos não inflamáveis (como líquidos iônicos ou sais fundidos) e evitar minerais de conflito. Por exemplo, um projeto recente de bateria de lítio-enxofre usa apenas “materiais locais abundantemente disponíveis, eliminando a necessidade de minerais extraídos como níquel, cobalto, manganês e grafite”, segundo a startup de baterias Lyten lyten.com. O professor do MIT Donald Sadoway – um dos principais inovadores em baterias – tem buscado explicitamente “ingredientes baratos e abundantes na Terra” para inventar algo “muito melhor do que o íon-lítio”, escolhendo o alumínio para o ânodo e o enxofre para o cátodo em sua mais recente química de bateria news.mit.edu.

Em resumo, baterias de alumínio e enxofre são uma tentativa de construir uma bateria mais barata, segura e ética usando elementos que são abundantes (sem risco de escassez global), baratos e inerentemente de alta capacidade. Agora vamos explorar como essas baterias funcionam na prática e os diferentes tipos em desenvolvimento.

Como Funcionam? (Noções Básicas de Baterias em Linguagem Simples)

Baterias à base de alumínio normalmente usam metal de alumínio como ânodo. Quando a bateria descarrega, o metal de alumínio libera elétrons (produzindo uma corrente elétrica) e íons de alumínio (Al³⁺) que viajam através do eletrólito até o cátodo. Dependendo do tipo de bateria, esses íons de alumínio ou se intercalam (inserem) em um material de cátodo ou reagem com ele. Por exemplo, em uma bateria de íon-alumínio, íons Al³⁺ migram para um cátodo em camadas (como grafite ou um óxido metálico) e retornam durante a recarga news.stanford.edu. Em uma bateria de alumínio-enxofre, os íons de alumínio reagem com o enxofre no cátodo para formar compostos de alumínio-enxofre durante a descarga, e depois retornam ao metal de alumínio durante a recarga nature.com. E em baterias de alumínio-ar, o metal de alumínio reage com o oxigênio do ar em um cátodo especial, produzindo óxido ou hidróxido de alumínio – uma reação que libera eletricidade até que o ânodo de alumínio seja consumido.

Baterias à base de enxofre geralmente envolvem um cátodo de enxofre combinado com um ânodo metálico (lítio é o mais comum, mas sódio e até magnésio ou alumínio podem ser usados). Tomando como exemplo a lítio-enxofre (Li-S): durante a descarga, átomos de lítio metálico no ânodo liberam elétrons e se tornam íons de lítio (Li⁺) que viajam pelo eletrólito até o cátodo de enxofre. O enxofre (moléculas S₈) ali é convertido em sulfeto de lítio (Li₂S) ao incorporar íons de lítio – basicamente, o enxofre absorve íons de lítio e elétrons para formar novos compostos, armazenando energia nas ligações químicas. Durante a recarga, esse processo se inverte: os íons de lítio deixam o enxofre e retornam ao ânodo, e o enxofre é regenerado. Como cada átomo de enxofre pode se ligar a dois átomos de lítio, e os anéis S₈ podem se quebrar em várias moléculas de polissulfeto de lítio, as baterias Li-S podem teoricamente armazenar 3–5 vezes mais energia por peso do que as de íon-lítio. Baterias de sódio-enxofre (Na-S) funcionam de forma análoga com íons de sódio e normalmente formam polissulfetos de sódio ou sulfeto de sódio.

Em todas essas baterias, íons se deslocam de um lado para o outro através de um eletrólito enquanto os elétrons fluem por um circuito externo – é assim que a bateria carrega e descarrega. O eletrólito pode ser um líquido, gel ou sólido que permite o movimento dos íons, mas força os elétrons a passarem pelo circuito (que alimenta seu dispositivo). Importante: algumas dessas novas químicas exigem eletrólitos especiais para funcionar. Baterias de íon-alumínio frequentemente dependem de eletrólitos de líquido iônico ou sal fundido porque íons Al³⁺ interagem fortemente com solventes típicos. Na verdade, as primeiras baterias recarregáveis de alumínio só se tornaram viáveis quando pesquisadores encontraram um líquido iônico à temperatura ambiente (baseado em sais de cloroaluminato) que permite que íons de alumínio entrem e saiam de um cátodo de grafite de forma eficiente news.stanford.edu. Da mesma forma, baterias de lítio-enxofre frequentemente usam eletrólitos líquidos modificados ou eletrólitos sólidos para evitar problemas que discutiremos mais adiante (como o vazamento de enxofre para o eletrólito).

Para resumir em termos simples: baterias de alumínio geram energia pelo alumínio metálico liberando múltiplos elétrons por átomo (uma carga incrivelmente alta por átomo de metal) e formando ligações seja com um cátodo hospedeiro ou com oxigênio/enxofre, enquanto baterias de enxofre geram energia ao fazer com que um elemento leve e abundante (enxofre) capture íons metálicos e elétrons em compostos ricos em energia. Ambos os projetos nos levam além da transferência de íons de lítio única das baterias atuais, potencialmente oferecendo mais energia por carga. A seguir, vamos analisar as variedades específicas dessas baterias em desenvolvimento.

Tipos de baterias à base de alumínio

Pesquisadores estão explorando vários tipos de baterias que usam alumínio de diferentes maneiras:

• Baterias Recarregáveis de Íon de Alumínio (Al-Ion): Essas baterias usam metal de alumínio como ânodo e tipicamente um(a) cátodo grafítico com um eletrólito especial de líquido iônico. Um exemplo famoso e inicial veio da Universidade de Stanford em 2015, onde cientistas demonstraram um protótipo de bateria de íon de alumínio com um ânodo de alumínio e um cátodo de grafite em um líquido iônico. Ela apresentou recarga ultrarrápida (uma pequena célula podia ser carregada em cerca de um minuto!) e uma vida útil de ciclo extremamente longa (mais de 7.500 ciclos de carga sem perda de capacidade) news.stanford.edu. A célula de Stanford também era muito segura – os pesquisadores podiam perfurar a célula tipo pouch sem que ela pegasse fogo, ao contrário das células de lítio news.stanford.edu. No entanto, ela tinha uma voltagem mais baixa (~2 volts, aproximadamente metade da voltagem típica de uma célula de íon de lítio) news.stanford.edu, o que significa que mais células seriam necessárias em série para atingir voltagens úteis. Principal atrativo: As baterias Al-Ion prometem recarga rápida, longa vida útil e maior segurança (sem componentes propensos a incêndio), usando materiais baratos (alumínio e carbono) news.stanford.edu. Pesquisas em andamento buscam aumentar sua densidade de energia encontrando melhores cátodos e eletrólitos para aumentar a voltagem e a capacidade news.stanford.edu. Diversos grupos ao redor do mundo (de Stanford a universidades chinesas news.mit.edu) estão avançando a tecnologia de íon de alumínio. Por exemplo, pesquisadores estão investigando vários materiais de cátodo (incluindo até sulfetos metálicos nature.com) para armazenar íons de alumínio de forma mais eficaz nature.com.
• Baterias de Alumínio-Ar: Alumínio-ar é uma bateria primária (não recarregável por eletricidade, mas potencialmente “reabastecida” mecanicamente) onde o metal de alumínio reage com o oxigênio do ar para gerar eletricidade. Essas células têm uma densidade de energia impressionantemente alta porque o cátodo é simplesmente o ar ambiente – tornando a bateria extremamente leve. De fato, os pacotes de alumínio-ar podem ter cerca de 3 vezes mais energia por peso do que o íon-lítio no nível de sistema evreporter.com. A desvantagem é que, uma vez que o ânodo de alumínio oxida em hidróxido ou óxido de alumínio, a célula está “gasta” e precisa de alumínio novo para continuar. Isso faz com que o alumínio-ar seja mais parecido com uma célula a combustível ou um extensor de autonomia: você trocaria uma nova placa de alumínio (e reciclaria a usada) em vez de conectá-la para carregar. Empresas como a Phinergy, em Israel, vêm desenvolvendo sistemas de alumínio-ar há anos. Em parceria com a Indian Oil Corporation, eles estão testando baterias de alumínio-ar em veículos elétricos e unidades de backup estacionárias. Em 2023, eles demonstraram um pequeno carro elétrico na Índia que percorreu mais de 500 km com células de alumínio-ar antes de precisar de um “reabastecimento” de alumínioevreporter.com. O CEO da Phinergy, David Mayer, observa que a tecnologia de alumínio-ar é “segura, não inflamável,” requer nenhuma infraestrutura pesada de recarga, e pode ser recarregada (trocando o alumínio) “em poucos minutos” em vez de horas evreporter.com. O lado negativo é estabelecer toda uma cadeia de suprimentos para produzir em massa e reciclar placas de alumínio. Ainda assim, essa tecnologia já é comercial em nichos: por exemplo, as unidades de alumínio-ar da Phinergy são usadas como backup de energia para torres de telecomunicação (substituindo geradores a diesel) em Israel e na Europa evreporter.com. As baterias de alumínio-ar talvez não substituam diretamente a bateria recarregável do seu celular, mas podem servir como extensores de autonomia para VEs ou armazenamento de longa duração – fornecendo uma enorme reserva de energia que você troca periodicamente.
• Baterias de Alumínio-Enxofre: De forma fascinante, alguns pesquisadores estão combinando alumínio e enxofre em uma única bateria – usando alumínio como ânodo e enxofre como cátodo, com um eletrólito de sal fundido ou líquido iônico. Essa abordagem híbrida tenta aproveitar o melhor de ambos os elementos: a alta capacidade do ânodo de alumínio e a alta capacidade do cátodo de enxofre, tudo com materiais incrivelmente baratos. Em agosto de 2022, uma equipe liderada por Donald Sadoway, do MIT, revelou um novo design de bateria de alumínio-enxofre que imediatamente chamou a atenção por seu baixo custo e desempenho. Ela utiliza sais cloro-aluminatos fundidos como eletrólito, que operam a uma temperatura modesta (cerca de 110 °C, semelhante a uma xícara de café quente) para manter o sal líquido news.mit.edu. O eletrólito aquecido foi uma escolha inteligente: além de ser não inflamável e barato, ele também impediu a formação de dendritos – aqueles incômodos espinhos metálicos que podem causar curto-circuito nas baterias. Como Sadoway afirmou, o sal escolhido “basicamente aposentou esses dendritos descontrolados, além de permitir uma recarga muito rápida” news.mit.edu. Seu protótipo de célula de alumínio-enxofre podia ser recarregado em menos de um minuto sem curto-circuito, e funcionou por centenas de ciclos com um custo estimado por célula cerca de um sexto do das células de íon-lítio comparáveis news.mit.edu. Isso representa uma redução de custo enorme, confirmada por analistas externos; os custos dos materiais dessas baterias podem ser 85% menores do que os das de íon-lítio segundo a revista Science news.mit.edu. A visão é usar essas células para armazenamento estacionário (por exemplo, armazenar energia solar para uso noturno) e possivelmente para suporte de recarga rápida de veículos elétricos. O design de Sadoway está sendo comercializado por uma startup chamada Avanti, que pretende ampliar a produção das células e realizar testes de estresse em breve news.mit.edu. Enquanto isso, outros grupos estão levando o conceito de alumínio-enxofre ainda mais longe: em janeiro de 2024, pesquisadores na China relataram uma bateria recarregável de Al-S que pode operar a 85 °C (um pouco abaixo do ponto de ebulição da água, ainda mais fácil de manter) com excelente vida útil – mais de 1.400 ciclos com apenas 15% de perda de capacidade, e a capacidade de recarga rápida nessa temperatura nature.com. Reduzir a temperatura de operação para menos de 100 °C significa que um simples aquecimento com água quente poderia manter a bateria, o que “simplifica muito” o gerenciamento térmico e abre caminho para aplicações mais amplas nature.com. Resumo: Baterias de alumínio-enxofre podem se tornar um divisor de águas para o armazenamento em rede e talvez para certaiem veículos, ao fornecer baterias de custo ultrabaixo e resistentes ao fogo que utilizam alumínio abundante na Terra (o metal mais abundante) e enxofre (o não-metal mais barato) news.mit.edu.

Tipos de baterias à base de enxofre

Diversas tecnologias de baterias utilizam cátodos de enxofre combinados com diferentes ânodos:

• Baterias de Lítio-Enxofre (Li-S): O lítio-enxofre é uma das químicas “pós-lítio” mais estudadas devido ao seu potencial de energia altíssimo. Uma célula Li-S pode teoricamente armazenar até 5x mais energia por peso do que uma célula de íon-lítio, já que o enxofre é muito leve e cada átomo de enxofre pode se ligar a vários átomos de lítio. Na prática, baterias Li-S já demonstraram densidades energéticas em torno de 400–500 Wh/kg (aproximadamente o dobro das de íon-lítio) em laboratórios businessaviation.aero, apricum-group.com. Elas também são atrativas por serem muito baratas e ecológicas – o enxofre custa quase nada e é abundante, e as células Li-S não contêm cobalto nem níquel. No entanto, o calcanhar de Aquiles das Li-S tem sido a longevidade e estabilidade. Protótipos tradicionais de Li-S sofriam com o efeito “naveta de polissulfeto”: compostos intermediários de enxofre (polissulfetos) se dissolvem no eletrólito durante os ciclos e migram para o ânodo de lítio, causando autodescarga, corrosão e rápida perda de capacidade anl.gov. Elas também passam por “respiração” significativa (mudanças de volume) – o enxofre expande e contrai bastante durante a carga/descarga, o que pode danificar a estrutura da célula reuters.com. Esses problemas faziam com que as primeiras baterias Li-S morressem após apenas algumas dezenas de ciclos. A boa notícia é que avanços recentes estão resolvendo esses problemas. Pesquisadores desenvolveram cátodos de carbono nanoestruturados e aditivos de eletrólito para capturar polissulfetos e aumentar a vida útil nature.com. Em janeiro de 2023, o Laboratório Nacional de Argonne demonstrou uma célula Li-S com uma camada porosa “redox-ativa” especial que praticamente eliminou o problema da naveta, permitindo que a bateria suportasse mais de 700 ciclos mantendo alta capacidade anl.gov. “Baterias [de enxofre] anteriores apenas suprimiam a naveta, mas sacrificavam energia. Nossa camada adiciona capacidade de armazenamento e suprime a naveta”, explicou o químico Guiliang Xu, de Argonne anl.gov. Isso sugere que baterias Li-S podem ser feitas tanto de alta energia quanto de longa duração. De fato, empresas agora correm para comercializá-las: Lyten, uma startup da Califórnia, desenvolveu uma célula de lítio-enxofre reforçada com materiais proprietários de grafeno 3D e está mirando mercados de nicho como drones, aeroespacial e defesa em 2024–2025 lyten.com. A Lyten afirma que suas baterias Li-S são 40% mais leves do que as baterias de íon-lítio atuais (e 60% mais leves do que as baterias de ferro-fosfato), além de serem mais baratas em escala devido à eliminação de níquel, cobalto e outros materiais caros lyten.com. Outra empresa, Theion (Alemanha), está trabalhando em cátodos de enxofre cristalino e recentemente relatou células Li-S com 3× a densidade de energia das de íon-lítio, a apenas um terço do custo, e potencialmente um terço das emissões de produção reuters.com. O CEO da Theion, Ulrich Ehmes, disse que suas baterias – que evitam problemas de corrosão usando uma forma estável de enxofre e um design pré-expandido – podem estar em veículos elétricos “antes do final da década” se o desenvolvimento continuar conforme o planejado reuters.com. Em resumo, as baterias de lítio-enxofre estão prestes a passar do laboratório para o mercado, prometendo pacotes ultraleves e de alta energia para aplicações onde cada quilograma conta (aeronaves elétricas, veículos elétricos de longo alcance, espaço).
• Baterias de Sódio-Enxofre (Na-S): Sódio e enxofre podem parecer uma dupla improvável (o sódio é extremamente reativo, e as primeiras baterias Na-S funcionavam quentes a 300°C), mas essa química tem uma longa tradição em armazenamento de energia em redes elétricas. Baterias Na-S de alta temperatura têm sido usadas em armazenamento de energia em escala de utilidade por décadas (notadamente pela NGK no Japão) – elas operam com sódio e enxofre fundidos separados por um eletrólito cerâmico sólido, oferecendo boa eficiência e longevidade para armazenamento estacionário. No entanto, a necessidade de mantê-las a ~300 °C limitou uma adoção mais ampla. Recentemente, há entusiasmo em torno das baterias de sódio-enxofre de temperatura ambiente que podem oferecer uma alternativa de baixo custo e segura para armazenamento em grande escala. No final de 2022, uma equipe da Universidade de Sydney anunciou uma “bateria de baixo custo com quatro vezes a capacidade do íon-lítio” usando um novo design de Na-S de temperatura ambiente sydney.edu.au. Ao usar um eletrodo de carbono poroso e um tratamento térmico simples (pirolise) para criar uma forma mais reativa de enxofre, eles alcançaram capacidade super alta e vida útil ultra longa em temperatura ambiente, superando o desempenho anteriormente “lento” do Na-S sydney.edu.au. O pesquisador principal Dr. Shenlong Zhao disse que esta bateria de sódio-enxofre “tem o potencial de reduzir drasticamente os custos enquanto fornece quatro vezes mais capacidade de armazenamento. Este é um avanço significativo para o desenvolvimento de energia renovável…” sydney.edu.au. De fato, sódio e enxofre são ainda mais abundantes e baratos do que o lítio, então uma bateria Na-S bem-sucedida pode ser uma bênção para o armazenamento de energia em redes – permitindo grandes baterias para fazendas eólicas/solares com custo mínimo. Embora as células Na-S não se igualem às de íon-lítio para necessidades compactas de veículos elétricos (o sódio é mais pesado, e essas células atualmente são de formato maior), elas podem se tornar uma peça crítica de a infraestrutura de energia limpa, oferecendo armazenamento seguro e de baixo custo para quando o sol não estiver brilhando ou o vento não estiver soprando sydney.edu.au. Pesquisas estão em andamento em todo o mundo (China, Austrália, Europa) para aprimorar as baterias Na-S de temperatura ambiente para comercialização.
• Outras baterias à base de enxofre: Além de Li-S e Na-S, pesquisadores têm experimentado cátodos de enxofre em combinação com outros metais como magnésio ou cálcio, e até mesmo emparelhando enxofre com alumínio (como discutido anteriormente). Essas baterias de metal multivalente–enxofre (onde o íon metálico possui mais de uma carga, por exemplo, Al³⁺ ou Mg²⁺) são atraentes pelo mesmo motivo que o alumínio ou o enxofre isoladamente – abundância e alta capacidade – mas enfrentam uma química ainda mais desafiadora e estão, em sua maioria, em estágios iniciais de pesquisa advanced.onlinelibrary.wiley.com. Por exemplo, células de magnésio-enxofre enfrentam dificuldades de compatibilidade do eletrólito e cinética lenta. Baterias de enxofre em estado sólido são outra variação de ponta: ao usar um eletrólito sólido (geralmente um sulfeto ou polímero), cientistas buscam criar células Li-S mais seguras (sem líquido inflamável) e que suprimam totalmente o efeito shuttle dos polissulfetos onlinelibrary.wiley.com, businessaviation.aero. A NASA tem desenvolvido ativamente uma bateria de lítio-enxofre em estado sólido (projeto SABERS) usando um cátodo de enxofre-selênio e um eletrólito sólido inovador, atingindo densidades de energia de ~500 Wh/kg adequadas para aviação elétrica businessaviation.aero. O apelo do enxofre – leve, abundante, poderoso – o colocou no centro de muitos conceitos futuristas de baterias.

Tendo coberto o panorama dos tipos de baterias de alumínio e enxofre, agora podemos comparar como essas tecnologias se comparam à dominante de íon-lítio e quais benefícios únicos elas oferecem.

Principais benefícios e vantagens em relação ao íon-lítio

Tanto as baterias à base de alumínio quanto as à base de enxofre prometem vantagens significativas em custo, sustentabilidade e desempenho, caso seu desenvolvimento continue com sucesso. Aqui estão os principais benefícios:

• 🌎 Materiais abundantes e de baixo custo: Alumínio e enxofre são baratos e abundantes praticamente em todos os lugares. O alumínio é o metal mais abundante na crosta terrestre, e o enxofre é um subproduto comum do refino. Isso significa que os custos dos materiais podem ser drasticamente menores. Um relatório da Science observou que as matérias-primas para uma bateria de alumínio-enxofre podem ser 85% mais baratas do que as das baterias de íon-lítio news.mit.edu. A Theion (uma startup de baterias de enxofre) afirma de forma semelhante que suas células custarão apenas um terço do preço das células de íon-lítio reuters.com. Nas palavras de Sadoway, essas baterias são “de origem ética, baratas, [e] eficazes” news.mit.edu – evitam metais caros que muitas vezes estão ligados à mineração problemática. O uso de recursos abundantes também significa menos gargalos de fornecimento; não enfrentaremos escassez de lítio ou cobalto se as baterias de alumínio e enxofre se popularizarem.
• 🔥 Segurança aprimorada (não inflamável): Muitas baterias de alumínio/enxofre de nova geração são projetadas para serem muito mais seguras. Em vez de eletrólitos orgânicos inflamáveis, elas podem usar sais fundidos inorgânicos ou eletrólitos sólidos que não pegam fogo news.mit.edu. Células de íon-alumínio e alumínio-enxofre demonstradas por Stanford e MIT “não pegam fogo, mesmo se você perfurá-las” ou operam em alta temperatura news.stanford.edu, news.mit.edu. Da mesma forma, cátodos de enxofre combinados com eletrólitos sólidos ou em gel podem resistir melhor à fuga térmica do que as baterias convencionais de íon-lítio. O sistema de alumínio-ar da Phinergy é inerentemente não combustível e “seguro, não inflamável” em operação evreporter.com. O aumento da segurança não só protege os usuários, mas também simplifica o transporte e a fabricação (não há necessidade de refrigeração cara ou supressão de incêndio nos pacotes de baterias).
• ⚡ Alta Densidade de Energia & Leveza: Ambas as químicas oferecem o potencial de armazenamento de energia mais alto por peso do que as baterias atuais. As baterias de lítio-enxofre, por exemplo, já alcançaram ~500 Wh/kg em protótipos businessaviation.aero – cerca do dobro das melhores de íon-lítio, permitindo pacotes de baterias muito mais leves. A Lyten relata que suas células de Li-S serão até 40% mais leves que as de íon-lítio para a mesma energia lyten.com. A Theion tem como meta 3x a densidade de energia do íon-lítio reuters.com. Para veículos elétricos e aeronaves, isso pode se traduzir em maior autonomia ou maior carga útil para o mesmo peso de bateria. O alumínio-ar está fora dos gráficos em densidade de energia (foi usado para estabelecer um recorde de 1.100 milhas em um carro elétrico com um único “tanque” de alumínio-ar há alguns anos), embora exija reabastecimento. Mesmo as baterias de alumínio-íon, embora com energia teórica menor que as de Li-S, podem se destacar em densidade de potência – a célula de Stanford pode ser totalmente carregada em um minuto news.stanford.edu, sugerindo baterias que recarregam tão rápido quanto encher um tanque de gasolina. Em resumo, essas tecnologias podem fornecer muito mais energia (para uso de longa duração) ou taxas de descarga/carga muito mais rápidas do que o íon-lítio, ou ambos.
• 🔋 Potencial de Longa Vida Útil: Se bem projetadas, as baterias de alumínio e enxofre podem durar tanto quanto ou mais que as de íon-lítio. Ânodos de alumínio metálico não formam o mesmo tipo de dendritos que o lítio (especialmente sob eletrólitos adequados) news.mit.edu, então podem ser muito duráveis. A célula de Al-íon de Stanford sobreviveu a mais de 7.500 ciclos (uma ordem de magnitude além do íon-lítio) news.stanford.edu. As células de enxofre historicamente tinham baixa vida útil, mas novos projetos (intercamadas, estado sólido, etc.) estão alcançando centenas ou milhares de ciclos com perda mínima anl.gov, nature.com. Para armazenamento estacionário, uma bateria que cicla de forma confiável todos os dias por mais de 10 anos é crucial, e os desenvolvedores dessas químicas estão fortemente focados na estabilidade.
• ♻️ Benefícios Ambientais & Éticos: Como utilizam materiais prontamente disponíveis, essas baterias evitam os danos ambientais associados à mineração e ao processamento de metais escassos como cobalto, níquel e lítio. Há também uma redução na pegada de carbono incorporada da bateria. A Theion estima que suas células de bateria de enxofre emitirão apenas um terço do CO₂ na produção em comparação com as células de íon-lítio reuters.com. O enxofre é frequentemente um subproduto de resíduos (milhões de toneladas estão em estoques), então usá-lo em baterias é essencialmente reciclar resíduos industriais. O alumínio também é altamente reciclável – uma infraestrutura global de reciclagem já existente poderia ser aproveitada para recuperar alumínio de baterias usadas com facilidade. Do ponto de vista ético, o uso de enxofre e alumínio evita os problemas de trabalho infantil e direitos humanos que têm afetado a mineração de cobalto. Todos esses fatores significam que as baterias de próxima geração podem ser mais sustentáveis e socialmente responsáveis ao longo de seu ciclo de vida.
• 💡 Carregamento Rápido e Alta Potência: Alguns projetos de alumínio/enxofre estão demonstrando capacidade de carregamento ultrarrápido. Já mencionamos o carregamento em 60 segundos em testes de laboratório news.stanford.edu. Além disso, células de alumínio-enxofre em laboratório operaram em taxas de carga muito altas (por exemplo, carregando a 1C ou mais em temperatura elevada com excelente retenção) nature.com. O alumínio-ar pode ser “recarregado” instantaneamente trocando o alumínio. Essas características podem aliviar uma das maiores reclamações dos consumidores com VEs e dispositivos – longos tempos de carregamento – e também fornecer alta potência quando necessário (imagine ferramentas elétricas ou VEs com baterias de alumínio que entregam uma potência forte sem queda de voltagem).

É importante notar que nem todos esses benefícios se aplicam igualmente a todas as variantes (por exemplo, alumínio-ar oferece grande energia, mas não é eletricamente recarregável; alumínio-íon carrega rápido, mas tem voltagem mais baixa; Li-S é super leve, mas atualmente tem vida útil moderada). No entanto, a promessa geral das baterias de alumínio e enxofre é que podemos reduzir drasticamente os custos e a dependência de materiais raros enquanto entregamos desempenho igual ou melhor em áreas-chave de segurança, energia e potência.

Desafios e Obstáculos Técnicos

Se as baterias de alumínio e enxofre são tão boas assim, por que ainda não estão em todo lugar? A verdade é que essas tecnologias enfrentam desafios significativos que pesquisadores e engenheiros ainda estão trabalhando para superar:

• Naveta de Polissulfeto e Degradação do Cátodo (Problemas com Enxofre): Em baterias de lítio-enxofre e outras com cátodo de enxofre, o notório problema da naveta de polissulfeto tem sido um grande obstáculo. À medida que a bateria cicla, o enxofre passa por estágios intermediários que podem se dissolver no eletrólito e migrar para o ânodo, causando autodescarga, perda de material ativo e até reações prejudiciais com o ânodo anl.gov. Isso leva a uma rápida perda de capacidade. Além disso, cátodos de enxofre tendem a inchar e contrair significativamente (até cerca de 80% de variação de volume) ao se converterem em sulfeto de lítio e vice-versa reuters.com. Essa “respiração” pode pulverizar o cátodo com o tempo ou descolá-lo dos coletores de corrente. Embora novas estratégias (como a adição de camadas protetoras anl.gov, uso de suportes de carbono nanoestruturados ou eletrólitos sólidos) tenham mitigado esses problemas, garantir que uma bateria de enxofre dure centenas de ciclos em condições reais ainda é um grande desafio.
• Dendritos e Problemas de Plating (Ânodos Metálicos): Ânodos de alumínio metálico, assim como outros ânodos metálicos, podem formar dendritos (filamentos finos e condutivos) durante a recarga, o que pode causar curto-circuito na célula. Na verdade, um dos principais motivos pelos quais baterias de alumínio falharam por tanto tempo foi que ninguém conseguia fazer o plating/stripping do alumínio de forma repetida e confiável – frequentemente formava um depósito “musgoso” ou se desativava formando uma camada de óxido na superfície. Os eletrólitos de líquido iônico e sais fundidos ajudaram muito a “domar” esse problema (com uma equipe relatando que sua bateria de Al com sal fundido “nunca perdeu células devido a curto por dendritos” em testes de recarga rápida news.mit.edu). Mas se um eletrólito mais convencional fosse usado, dendritos ou reações laterais com a camada de óxido do alumínio poderiam ser problemáticos. Da mesma forma, se o lítio metálico for usado como ânodo em baterias de enxofre (comum em projetos Li-S), dendritos de lítio e problemas de segurança surgem, especialmente se forem usados eletrólitos líquidos. Pesquisadores frequentemente combinam Li-S com membranas protetoras ou projetos de estado sólido para evitar dendritos de lítio.
• Baixa Tensão de Operação e Eficiência Energética (Íon de Alumínio): As baterias de íon de alumínio, especialmente aquelas que usam intercalação (por exemplo, cátodos de grafite), normalmente têm uma tensão de célula mais baixa do que as de íon de lítio. A famosa célula de íon de alumínio de Stanford produziu cerca de 2,0 volts news.stanford.edu, enquanto uma célula de íon de lítio é ~3,7 V nominal. Isso se deve em parte à química da intercalação de Al³⁺ e às restrições do eletrólito. Tensão mais baixa significa que você precisa de mais células em série (adicionando complexidade e alguma perda de energia) para atingir a tensão desejada do pacote de baterias. Há também a questão dos íons multivalentes como o Al³⁺ terem cinética lenta em sólidos – mover um íon com carga +3 é mais difícil do que um íon +1 como o Li⁺, então alcançar alta potência pode ser difícil a menos que a temperatura seja elevada ou eletrólitos especiais sejam usados nature.com. Algumas baterias de alumínio só funcionam bem em temperaturas elevadas (60–100 °C), o que pode complicar seu uso em eletrônicos de consumo (ninguém quer uma bateria constantemente quente no celular!). A boa notícia: inovações em eletrólitos (como a adição de certos sais ou o uso de novas misturas) estão melhorando a condutividade do íon de alumínio em temperaturas mais baixas nature.com.
• Requisitos de Temperatura: Como mencionado, vários projetos à base de alumínio e sódio usam eletrólitos de sal fundido que precisam ser mantidos aquecidos. Por exemplo, a bateria de alumínio-enxofre do MIT funciona de forma ideal a cerca de 110 °C news.mit.edu, e até mesmo a variante aprimorada opera a 85 °C nature.com. Embora essas temperaturas não sejam extremamente altas para padrões industriais, isso significa que um pacote de baterias precisaria de isolamento e talvez um pequeno aquecedor para se manter na faixa correta. Isso é aceitável para armazenamento estacionário (onde uma bateria do tamanho de uma geladeira pode ter gerenciamento térmico), mas é um desafio para aplicações portáteis e veículos elétricos, a menos que o calor possa ser autossustentável (a célula de Sadoway realmente autoaquece durante o ciclo para manter a temperatura news.mit.edu). A operação em alta temperatura também exige vedação robusta e considerações de segurança (embora o lado positivo seja a ausência de risco de incêndio). Pesquisadores estão trabalhando para reduzir as temperaturas de operação e até explorando químicas de temperatura ambiente para sistemas à base de Al e Na nature.com.
• Infraestrutura de Recarga e “Reabastecimento” (Al-Air): O que é único nas baterias de alumínio-ar (e sistemas similares de metal-ar) é o fato de que elas não são recarregáveis simplesmente conectando a um carregador. É necessário substituir ou reciclar o ânodo de alumínio quando ele se esgota. Isso exige a criação de toda uma infraestrutura para troca de placas ou cartuchos de alumínio, coleta dos usados e reciclagem do alumínio (provavelmente por meio de um processo de fundição alimentado por eletricidade, “recarregando” efetivamente o alumínio). A Indian Oil e a Phinergy estão trabalhando ativamente nesse ecossistema evreporter.com, mas é um paradigma diferente de postos de gasolina ou estações de recarga. Sem apoio generalizado, o alumínio-ar pode continuar sendo um nicho. Além disso, o subproduto do alumínio-ar (hidróxido de alumínio) precisa ser tratado – embora possa ser reciclado em novo alumínio ou outros produtos.
• Escalonamento de Fabricação e Integração: A tecnologia de íon-lítio tem uma vantagem de 30 anos, com escala de fabricação massiva, cadeias de suprimentos otimizadas e uma força de trabalho bem treinada. Qualquer nova química de bateria enfrenta o desafio de passar do laboratório ou escala piloto para a escala de gigafábricas. Baterias de alumínio e enxofre podem exigir novos processos de fabricação (por exemplo, manipulação de líquidos iônicos sensíveis à umidade ou eletrólitos sólidos, ou novos designs de células como os eletrodos empilhados da Theion). Escalar sem defeitos e a baixo custo não é trivial. Também existe a questão da integração – essas novas baterias podem ser usadas diretamente em dispositivos ou veículos existentes, ou exigem novos projetos? Diferentes perfis de voltagem, formatos ou condições de operação podem significar a necessidade de readequar desde sistemas de gerenciamento de baterias até o design do chassi dos carros. Esses custos e incertezas de transição podem retardar a adoção.
• Status Atual (Prontidão Tecnológica): Embora 2024 e 2025 tenham visto grandes avanços (como destacaremos a seguir), muitas tecnologias de baterias de alumínio e enxofre ainda estão na fase de protótipo ou início de comercialização. Nenhuma ainda atingiu o tipo de implantação em massa que o íon-lítio possui. Por exemplo, células de lítio-enxofre estão apenas agora entrando em mercados limitados como drones e satélites, onde sua curta vida útil pode ser tolerada ou mitigada. Alumínio-enxofre e alumínio-íon estão na fase de demonstração e escalonamento; nenhum carro elétrico ou rede elétrica possui uma grande em serviço pleno ainda. Isso significa que ainda há o risco de surgirem problemas imprevistos no uso real (pense em como o Li-ion enfrentou incidentes de fuga térmica no início). Vai levar tempo, investimento e provavelmente algumas iterações até que essas tecnologias sejam tão confiáveis quanto as atuais. Uma observação cética: o íon-lítio também melhora a cada ano – com novas químicas como lítio-ferro-fosfato (LFP) e lítio-metal de estado sólido no horizonte – então as baterias de alumínio e enxofre precisam não apenas funcionar, mas competir com uma tecnologia incumbente em constante evolução.

Em resumo, as baterias de alumínio e enxofre têm um enorme potencial, mas também apresentam desafios únicos. Os pesquisadores reconhecem abertamente que mais trabalho é necessário; como uma equipe escreveu em 2022, apesar do progresso, “As baterias Al–S têm apresentado baixa capacidade de taxa e estabilidade de ciclo” historicamente, exigindo inovação contínua em eletrólitos e eletrodos nature.com. Superar esses desafios é exatamente o foco de muitos laboratórios e startups neste momento.

Quem Está Liderando a Corrida? Principais Atores no Desenvolvimento

Este campo empolgante conta com uma mistura de laboratórios acadêmicos, startups e gigantes da indústria que estão ultrapassando os limites. Aqui estão alguns dos principais atores e o que estão fazendo:

• Massachusetts Institute of Technology (MIT) & Avanti: O MIT tem sido um polo de pesquisa inovadora em baterias. O grupo do Professor Donald Sadoway no MIT liderou o conceito de bateria de alumínio-enxofre. Após publicar os resultados inovadores na Nature em 2022, Sadoway cofundou a Avanti para comercializar a tecnologia news.mit.edu. O objetivo da Avanti é ampliar a produção de células de alumínio-enxofre para armazenamento estacionário e além. Sadoway também é famoso por ter cofundado a Ambri, uma empresa que comercializa baterias de metal líquido (usando diferentes químicas como cálcio e antimônio). A Ambri está focada em armazenamento em escala de rede e, segundo relatos, estava implantando sistemas em 2024 youtube.com. Entre Ambri e Avanti, as inovações de Sadoway podem abranger desde grandes baterias para concessionárias até baterias de menor escala para edifícios ou estações de recarga de veículos elétricos news.mit.edu. A influência do MIT não para por aí – seus pesquisadores também estão explorando lítio-enxofre em projetos, e o instituto frequentemente faz parcerias com laboratórios nacionais e empresas em tecnologias de baterias de ponta.
• Universidade de Stanford & SLAC: Stanford causou impacto inicial em baterias de íon-alumínio (o protótipo de Al-ion de recarga rápida de 2015 news.stanford.edu). Esse trabalho, liderado pelo Prof. Hongjie Dai, mostrou que um simples cátodo de grafite poderia viabilizar uma bateria de alumínio recarregável. Stanford continua realizando pesquisas em baterias; por exemplo, o SLAC (o Laboratório Linear de Aceleradores de Stanford) estudou cátodos inovadores para baterias de alumínio, como sulfetos metálicos nature.com, e investigou a química interfacial para melhorar os ciclos de carga. Embora a descoberta de Stanford em 2015 ainda não tenha se transformado em um produto comercial, ela demonstrou viabilidade e foi citada por muitos estudos subsequentes. Também destacou o espírito de pesquisa aberta de Stanford levando à adoção pela indústria (alguns ex-alunos de baterias de Stanford ingressaram em startups ou fundaram as suas próprias no cenário de startups de baterias da Bay Area).
• Graphene Manufacturing Group (GMG) & Universidade de Queensland: Na Austrália, a GMG (em colaboração com a Universidade de Queensland) vem desenvolvendo uma Bateria de Íon-Alumínio com Grafeno. Eles relataram desempenho impressionante em protótipos de células tipo moeda – com recarga extremamente rápida e longa vida útil – usando grafeno (uma forma de carbono) como material de cátodo em uma configuração de íon-alumínio batteriesnews.com. A GMG tem como objetivo escalar sua tecnologia para células tipo pouch adequadas para eletrônicos de consumo ou veículos elétricos, e no final de 2022 eles tinham um programa de desenvolvimento e uma linha piloto de produção em andamento graphenemg.com. A abordagem deles destaca a sinergia dos nanomateriais (grafeno) com novas químicas como íon-alumínio para obter melhores resultados.
• Phinergy e Indian Oil (IOC): Phinergy é uma startup israelense que tem sido pioneira em baterias de alumínio-ar há mais de uma década. Eles ficaram famosos por alimentar um carro de demonstração por 1.100 milhas usando alumínio-ar em 2014, e desde então têm focado em produtos reais para energia de backup e extensão de autonomia de veículos elétricos. A Phinergy fez uma parceria com a Indian Oil Corporation para formar uma joint venture (IOC Phinergy) que está trazendo a tecnologia de alumínio-ar para o mercado indiano – potencialmente enorme para um país ansioso por encontrar alternativas ao petróleo e utilizar sua indústria de alumínio. No início de 2023, a IOC Phinergy apresentou o primeiro veículo movido a alumínio-ar da Índia e estava montando infraestrutura para fabricação e reciclagem de placas alcircle.com. O governo indiano também demonstrou interesse, já que o alumínio-ar pode reduzir a dependência do lítio importado. A tecnologia da Phinergy já é usada comercialmente em backups de torres de telecomunicação (substituindo geradores a diesel por sistemas de alumínio-ar sem emissões) evreporter.com, e eles estão trabalhando com montadoras como a Mahindra na integração veicular (por exemplo, frotas de teste de riquixás e ônibus elétricos usando alumínio-ar para maior autonomia) evreporter.com. O progresso da Phinergy é crucial porque é uma das primeiras a tirar uma bateria à base de alumínio do laboratório e levá-la para aplicações práticas em campo.
• Lyten: A Lyten é uma startup do Vale do Silício (com sede em San Jose, Califórnia) que esteve em modo stealth por vários anos desenvolvendo uma bateria de lítio-enxofre aprimorada com um material proprietário de grafeno 3D. Recentemente, eles surgiram com grandes novidades: em outubro de 2024, a Lyten anunciou planos para construir a primeira gigafábrica de baterias de lítio-enxofre do mundo em Nevada, com um investimento de mais de US$ 1 bilhão lyten.coml. A instalação está prevista para produzir 10 GWh de baterias Li-S anualmente até 2027 lyten.com. Esse movimento ousado indica confiança de que sua tecnologia está próxima da prontidão para produção em massa. Os mercados-alvo iniciais da Lyten não são veículos elétricos de passageiros, mas sim micromobilidade, aeroespacial, drones e defesa em 2024–2025 lyten.com – áreas onde a alta densidade de energia do Li-S oferece uma vantagem decisiva e onde uma vida útil de ciclos um pouco menor pode ser aceitável. A empresa enfatiza o baixo peso e a ausência de minerais de conflito de suas baterias, e de fato suas células usam ânodos de lítio metálico e cátodos de compósito de enxofre-carbono, evitando níquel, cobalto, etc. lyten.com. O CEO da Lyten, Dan Cook, disse “Lítio-enxofre é um salto na tecnologia de baterias, entregando uma bateria de alta densidade energética e baixo peso construída com materiais locais abundantemente disponíveis” lyten.com. Eles até fabricaram células-piloto de baterias internamente desde 2023 para testar e aprimorar o processo de produção lyten.com. Se a gigafábrica da Lyten for bem-sucedida, pode ser um divisor de águas – as primeiras baterias Li-S comerciais produzidas em escala, potencialmente para uso em aeronaves elétricas de próxima geração ou caminhões elétricos de longa distância, onde cada quilo faz diferença.
• Theion: Theion é uma startup sediada em Berlim, Alemanha, focada em baterias de lítio-enxofre com um diferencial – eles usam enxofre cristalino e eletrodos especiais para melhorar a estabilidade. Em março de 2025, a Theion levantou €15 milhões em uma rodada de financiamento Série A para ampliar a produção de suas células de bateria reuters.com. A Theion afirma que suas células podem triplicar a densidade de energia do íon-lítio enquanto reduzem os custos para um terço, como mencionado anteriormente reuters.com. Eles supostamente resolveram questões-chave ao pré-expandir o cátodo para acomodar a expansão do enxofre e ao manter o enxofre em uma forma cristalina que é menos reativa com os eletrólitos reuters.com. O CEO Ulrich Ehmes declarou que sua tecnologia pode ser usada em veículos elétricos, “táxis voadores” ou armazenamento de energia, e potencialmente estar em carros até o final da década de 2020 reuters.com. A abordagem da Theion tem atraído atenção porque não depende de materiais exóticos – eles destacam que suas baterias “respiram” menos e não corroem como as antigas Li-S. O financiamento ajudará a desenvolver células pouch maiores e avançar além dos protótipos de células tipo moeda reuters.com. O interesse da Alemanha em baterias de enxofre também está alinhado com o esforço europeu para ter tecnologias de bateria sustentáveis e desenvolvidas localmente.
• Argonne National Laboratory & U.S. DOE: No âmbito da pesquisa pública, o Argonne (junto com outros laboratórios do Departamento de Energia dos EUA, como Oak Ridge e Pacific Northwest) tem pesquisado ativamente baterias de enxofre. Discutimos a conquista do Argonne no design de intercamadas para células Li-S anl.gov. Eles também estão explorando baterias de enxofre em estado sólido em parceria com a NASA para aviação. O Escritório de Tecnologias de Veículos do DOE financiou vários projetos em Li-S, Mg-S, e até mesmo Li-Ar e Al-Ar, reconhecendo a importância estratégica das químicas de próxima geração. Os laboratórios nacionais frequentemente colaboram com universidades (por exemplo, o Argonne trabalhou com uma equipe incluindo a Universidade de Illinois em intercamadas de enxofre) e compartilham descobertas que startups podem aproveitar. Por exemplo, grande parte do entendimento sobre o comportamento dos polissulfetos e caracterização avançada (usando ferramentas como a Advanced Photon Source do Argonne para análise de baterias por raios X anl.gov) vem desses laboratórios.
• Outros Destaques: Universidades como a Monash University (Austrália) ganharam manchetes em 2020 com uma bateria de Li-S que supostamente poderia alimentar um smartphone por cinco dias e apresentou excelente estabilidade graças a um novo design de ligante e eletrodo advancedsciencenews.com. Desde então, a Monash também trabalhou em Li-S de recarga rápida, visando aplicações em aviação elétrica monash.edu. No Reino Unido, a agora extinta Oxis Energy foi pioneira em Li-S; antes de fechar em 2021, a Oxis havia desenvolvido células Li-S próximas de 400 Wh/kg e estava trabalhando com fabricantes de aviões. Sua propriedade intelectual foi adquirida por outras entidades, possivelmente influenciando novos projetos. A academia e a indústria chinesas são extremamente ativas – instituições como a Academia Chinesa de Ciências, a Universidade de Tecnologia de Wuhan (que coassinou o artigo de Sadoway sobre Al-S news.mit.edu), e empresas como a CATL estão explorando químicas de enxofre e alumínio, embora detalhes às vezes sejam mantidos em sigilo. Até mesmo o Battery Day da Tesla em 2020 sugeriu interesse em enxofre (Elon Musk brincou sobre a Tesla pesquisar “lítio e enxofre” sem dar detalhes, possivelmente para projetos de longo prazo). Por fim, NASA e Boeing estão de olho no Li-S para aeronaves: o projeto SABERS da NASA possui uma bateria de enxofre em camadas que atingiu 500 Wh/kg, o que pode viabilizar aviões elétricos ou drones avançados businessaviation.aero.

Está claro que um ecossistema global de inovadores está impulsionando as baterias de alumínio e enxofre – desde startups ousadas até renomados laboratórios nacionais. Os próximos anos (2025–2030) provavelmente verão alguns desses esforços se concretizarem em produtos reais e projetos-piloto.

Avanços e Inovações Recentes (2024–2025)

O período de 2024 até 2025 tem sido particularmente empolgante para os avanços em baterias de alumínio e enxofre, com várias conquistas notáveis:

• Jan 2024 – Alumínio-Enxofre a 85 °C (Nature Communications): Pesquisadores demonstraram uma nova bateria de alumínio-enxofre que opera a 85 °C com um eletrolito de sal fundido quaternário, publicada na Nature Communications nature.com. Esta bateria apresentou capacidade de recarga rápida e uma longevidade surpreendente: reteve 85,4% de sua capacidade após 1.400 ciclos a uma taxa de carga de 1C nature.com. Importante ressaltar que 85 °C é uma grande melhoria em relação às baterias de sal fundido anteriores, que precisavam de 110–180 °C nature.com. A equipe conseguiu isso formulando uma mistura especial de sais (cloroaluminatos alcalinos) com baixo ponto de fusão, o que também facilitou o rápido movimento dos íons de alumínio nature.com. Eles também usaram um cátodo de carbono poroso dopado com nitrogênio que ajudou as reações do enxofre a ocorrerem rapidamente nature.com. Este resultado é significativo porque aponta para baterias de rede práticas e de baixo custo que poderiam operar com aquecimento simples (até mesmo apenas água quente como fonte de calor, como os autores observam nature.com) e oferecer recarga rápida sem degradação. É um passo para tornar o conceito da bateria Al-S do MIT mais fácil de usar e móvel.
• Out 2024 – Lyten Anuncia Gigafábrica de Li-S: O anúncio da Lyten sobre uma gigafábrica de baterias de lítio-enxofre em Nevada foi uma manchete importante do setor no final de 2024 lyten.com. Está prevista para ser a primeira do mundo gigafábrica dedicada a células Li-S, com meta de produção de 10 GWh/ano até 2027 lyten.com. Ainda mais impressionante foi a Lyten afirmar que suas baterias Li-S já estão entrando em mercados selecionados em 2024 e 2025 – especificamente, eles têm clientes nos setores de micromobilidade (e-bikes, patinetes), aeroespacial (talvez satélites ou drones de grande altitude), drones e aplicações de defesa usando suas baterias lyten.com. Isso sugere que a Lyten passou de protótipos de laboratório para produção piloto e uso real em campo nesses nichos. A decisão de construir uma grande fábrica indica confiança na escalabilidade da tecnologia e na materialização da demanda por ela. Também é um grande sinal para a indústria de baterias e para investidores de que o lítio-enxofre está se aproximando da prontidão para o mercado principal. Em breve, poderemos ver produtos ostentando “bateria Li-S interna”, pelo menos em aplicações de alto padrão ou especializadas, como resultado disso.
• Mar 2025 – Theion capta fundos e afirma ter 3× mais energia: Em março de 2025, a Reuters informou que a Theion arrecadou €15 milhões para ampliar sua bateria de enxofre, que “armazena mais energia, mas custa muito menos do que as baterias convencionais de íon-lítio.” reuters.com A Theion revelou parte de sua estratégia técnica publicamente, dizendo que suas células têm três vezes a densidade de energia das de íon-lítio, a um terço do custo e um terço das emissões de CO₂, como mencionado anteriormente reuters.com. Eles abordaram as principais preocupações afirmando que evitam a corrosão rápida usando enxofre cristalino e lidam com a expansão pré-expandindo a estrutura do cátodo reuters.com. O financiamento ajudará na transição das células tipo moeda para células pouch maiores (adequadas para veículos elétricos ou aeronaves) reuters.com. Esse desenvolvimento é um lembrete de que não apenas uma, mas várias startups (Lyten, Theion, outras) estão atingindo marcos e atraindo investimentos, aumentando as chances de que pelo menos uma tenha sucesso comercial. Isso lembra um pouco os primeiros dias do íon-lítio, quando várias empresas e países estavam na corrida – aqui temos empresas dos EUA e da Europa impulsionando baterias de enxofre ao mesmo tempo.
• 2023 – 2024 – Resolvend o Enigma do Ciclo de Vida do Enxofre: Ao longo de 2023 e início de 2024, vários grupos de pesquisa publicaram avanços na extensão do ciclo de vida das baterias de enxofre. Um destaque foi o estudo liderado por Argonne (publicado em agosto de 2022 na Nature Communications) demonstrando que uma camada intermediária redox-ativa pode melhorar dramaticamente a estabilidade da bateria Li-S anl.gov. No início de 2023, eles relataram que essa abordagem resulta em células que mantêm alta capacidade por centenas de ciclos anl.gov, aproximando as Li-S da viabilidade para uso cotidiano. Em meados de 2024, outra equipe relatou uma bateria Li-S dobrável e flexível usando um cátodo especial de sulfeto de ferro que poderia até suportar ser cortado sem falhar acs.org – uma solução inovadora para eletrônicos vestíveis ou flexíveis usando Li-S. Essas inovações incrementais são importantes: elas abordam os problemas práticos (como o gerenciamento de polissulfetos, tensões mecânicas, etc.) um a um. Cada melhoria aproxima as células Li-S de atender às rigorosas exigências dos eletrônicos e veículos comerciais.
• 2024 – P&D em Baterias de Alumínio Acelera: No lado do alumínio, o final de 2024 também trouxe pesquisas interessantes. Cientistas exploraram novos materiais de cátodo para baterias de íon-alumínio, como o sulfeto de cobalto, para alcançar maior capacidade e melhor compreensão dos mecanismos de armazenamento de carga nature.com. Há um corpo crescente de trabalhos sobre baterias “multivalentes” (incluindo Al, Mg, Zn) que frequentemente compartilham desafios e avanços – por exemplo, eletrólitos aprimorados que ajudam um sistema às vezes podem ser aplicados a outro advanced.onlinelibrary.wiley.com. Também vemos países como a Índia investindo em tecnologia de baterias de alumínio, não apenas via a bateria alumínio-ar da Phinergy, mas também em pesquisas acadêmicas para criar uma bateria de alumínio recarregável adequada às condições indianas (com o governo financiando projetos sob sua missão nacional de armazenamento de energia). Embora isso ainda não tenha ganhado manchetes globais, contribui para um impulso que está se formando em torno das baterias de alumínio no mundo todo.
• Sinais de Política e Mercado: As histórias de avanços não são apenas técnicas. Em 2024–2025, estamos vendo fortes sinais de mercado apoiando essas novas baterias. A Lei de Redução da Inflação (IRA) do governo dos EUA e outras políticas incentivam cadeias de suprimentos domésticas de baterias – o que beneficia químicas que podem ser produzidas com materiais de origem local, como enxofre (os EUA produzem muito enxofre a partir do refino de petróleo) e alumínio. A gigafábrica da Lyten em Nevada e o interesse do Departamento de Defesa dos EUA em baterias de Li-S leves para soldados ou satélites são resultados desses incentivos lyten.com. Na Europa, o impulso pela sustentabilidade torna uma bateria sem cobalto e sem níquel muito atraente, daí o financiamento da UE para projetos como o Theion e outros. Mesmo na China, onde a fabricação de íon-lítio domina, houve programas apoiados pelo Estado para baterias de “próxima geração” (por exemplo, a CATL estaria trabalhando em uma bateria híbrida de sódio-íon + enxofre para lançamento por volta de 2023/24 em armazenamento estacionário). Todas essas tendências indicam que o momento é propício para baterias de alumínio e enxofre – o mundo está buscando soluções, e a tecnologia está alcançando essas necessidades.

Em essência, os últimos dois anos transformaram as baterias de alumínio e enxofre de uma curiosidade de laboratório de nicho em sérias concorrentes para o futuro do armazenamento de energia. Como disse acertadamente um cientista, “Estamos um passo mais perto de ver essa tecnologia em nosso dia a dia.” anl.gov Esse progresso passo a passo é exatamente o que está acontecendo agora, e o próximo passo será a comercialização mais ampla e a ampliação dessas inovações.

Aplicações Potenciais e Impacto em Energia Limpa e Veículos Elétricos

A ascensão das baterias de alumínio e enxofre pode impactar uma ampla gama de setores. Aqui estão algumas das aplicações mais promissoras e suas implicações:

• 🏠 Armazenamento de Energia Renovável (Rede e Residencial): Talvez o maior impacto a curto prazo será no armazenamento estacionário de energia para energia limpa. Um dos grandes desafios da energia renovável (solar, eólica) é a intermitência – o sol e o vento não estão disponíveis 24/7, então precisamos de baterias massivas e econômicas para armazenar energia quando não estão produzindo. As baterias de íon-lítio começaram a ser usadas para armazenamento em rede, mas ainda são relativamente caras e dependentes de materiais importados. As baterias de alumínio-enxofre e sódio-enxofre, com seus componentes extremamente baratos, poderiam reduzir drasticamente o custo de armazenar um quilowatt-hora. Sadoway, do MIT, direcionou especificamente para a escala residencial e de bairro com sua bateria Al-S – “o tamanho necessário para alimentar uma única casa ou pequeno a médio negócio” (na ordem de dezenas de kWh) news.mit.edu. Essas baterias permitiriam que proprietários com energia solar no telhado armazenassem energia do dia para uso noturno de forma barata, ou que pequenos negócios tivessem energia de backup sem um gerador a diesel. Em escalas maiores, empresas de utilidade pública poderiam implantar grandes bancos de baterias à base de alumínio ou sódio-enxofre para suavizar a geração renovável. A equipe da Universidade de Sydney observou que sua bateria de Na-S de baixo custo poderia “reduzir significativamente o custo da transição para uma economia descarbonizada” ao fornecer armazenamento acessível sydney.edu.au. Em locais sem geografia adequada para armazenamento hidrelétrico por bombeamento, essas soluções eletroquímicas são essenciais. Além disso, como essas novas baterias não são inflamáveis (importante para a segurança da comunidade) e usam materiais abundantes, podem ser produzidas e instaladas localmente em muitas regiões – aumentando a segurança energética. No geral, baterias estacionárias de alumínio/enxofre amplamente implantadas permitiriam maior penetração de energia renovável, reduziriam o desperdício (energia solar/eólica desperdiçada por falta de armazenamento) e ajudariam a estabilizar a rede com energia limpa e despachável.
• 🚗 Veículos Elétricos (VEs): baterias mais leves e com maior densidade de energia são o santo graal para VEs e até mesmo para a aviação elétrica. As baterias de lítio-enxofre são especialmente atraentes nesse contexto. Um pacote de Li-S poderia aumentar drasticamente a autonomia de um VE sem adicionar peso – ou, inversamente, permitir a mesma autonomia com uma bateria muito mais leve, melhorando a eficiência. Por exemplo, se um VE hoje precisa de uma bateria de íon-lítio de 600 kg para 300 milhas de autonomia, uma bateria Li-S com o dobro da densidade energética poderia alcançar isso com ~300 kg, reduzindo significativamente o peso do veículo. Isso melhora a aceleração, a dirigibilidade e reduz a energia consumida por milha. Também poderia tornar caminhões e ônibus elétricos mais viáveis ao liberar peso para carga útil. Empresas como Oxis Energy (antes de fechar) e Sion Power trabalharam com parceiros da indústria aeroespacial e automotiva em protótipos de baterias Li-S para aeronaves de longo alcance e VEs. Na verdade, as primeiras células Li-S da Sion Power alimentaram um Pseudo-Satélite de Alta Altitude (um avião solar não tripulado) que quebrou recordes de duração de voo na década de 2010. Mais recentemente, NASA e Airbus analisaram o Li-S como uma das únicas formas de alcançar os 500 Wh/kg necessários para aviões de passageiros elétricos práticos businessaviation.aero – o sucesso do projeto SABERS sugere aeronaves regionais elétricas no horizonte usando baterias de enxofre. Táxis aéreos e drones elétricos também se beneficiariam; a Theion mencionou explicitamente veículos voadores como alvo reuters.com. Além do Li-S, até mesmo baterias de alumínio-ar têm um papel nos VEs: elas poderiam servir como um módulo extensor de autonomia que você ativa para viagens longas. Imagine um VE com uma pequena bateria de íon-lítio para o trajeto diário e uma “bateria auxiliar” de alumínio-ar que você recarrega (trocando o alumínio) apenas quando faz uma viagem de 1.000 km. Arquiteturas híbridas de baterias assim estão sendo consideradas em projetos da Indian Oil/Phinergy e outros. Vale notar que os VEs convencionais não vão mudar para uma química totalmente nova da noite para o dia – segurança, durabilidade e recarga rápida precisam ser comprovadas – mas no final da década de 2020, é plausível que modelos de alto padrão ou veículos especiais possam vir com baterias de nova geração. Se isso acontecer, pode elevar o desempenho dos VEs a novos patamares (autonomias acima de 800 km, recarga muito rápida, carros mais leves) e reduzir a dependência de minerais críticos, permitindo assim a adoção de VEs em maior escala sem gargalos de recursos.
• 📱 Eletrônicos Portáteis e Wearables: Seu futuro smartphone ou laptop também pode se beneficiar de baterias de enxofre ou alumínio, embora essas aplicações exijam longa vida útil de ciclos e baixa autodescarga (áreas em que o Li-ion atualmente se destaca). Uma bateria de lítio-enxofre poderia fazer seu telefone funcionar por dias entre as recargas – lembre-se do conceito da Universidade Monash de um telefone durando 5 dias com uma bateria Li-S advancedsciencenews.com. A economia de peso é menos crítica para um telefone, mas a densidade de energia é. Um desafio aqui é que gadgets de consumo esperam centenas de ciclos e anos de vida útil; o Li-S precisará de mais aprimoramento para atingir isso. Ainda assim, podemos ver gadgets de nicho ou wearables adotando essas baterias se oferecerem vantagens de formato. Baterias de alumínio, especialmente os designs flexíveis como o de Stanford, podem possibilitar gadgets dobráveis ou enroláveis. Por exemplo, uma bateria de íon-alumínio que seja flexível poderia ser integrada à pulseira de um smartwatch ou em roupas inteligentes. Além disso, como o Al-ion pode ser feito de forma muito segura (sem risco de incêndio), elas poderiam ser incorporadas em dispositivos sem invólucros protetores volumosos, talvez até permitindo um design industrial mais criativo. Isso ainda é especulativo, mas à medida que a fabricação melhora, a eletrônica de consumo pode ser um mercado importante (afinal, foi para o crescimento inicial do íon-lítio nos anos 1990).
• ⚡ Infraestrutura de Recarga Rápida: Uma aplicação menos óbvia, mas importante, é usar essas novas baterias para facilitar a recarga rápida de VEs e estabilizar a rede elétrica. Como o Professor Sadoway apontou, se muitos VEs tentarem carregar ao mesmo tempo (como vários carros em um posto de descanso de rodovia), a demanda de energia dispara além do que a rede elétrica pode fornecer facilmente news.mit.edu. Em vez de atualizar as linhas de energia, instalar um buffer de bateria nas estações de recarga é mais inteligente – a bateria carrega lentamente da rede e depois despeja rapidamente energia nos carros quando necessário. Para essas baterias de buffer, custo e segurança são fundamentais, e o peso é menos relevante. Isso torna as baterias de alumínio-enxofre ou sódio-enxofre candidatas ideais. Elas ficam no local, armazenam energia de forma barata, não pegam fogo e podem liberar carga rapidamente. Sadoway mencionou especificamente que sistemas Al-S poderiam “eliminar a necessidade de instalar novas linhas de energia caras” para grupos de carregadores rápidos news.mit.edu. Essencialmente, essas baterias podem atuar como amortecedores para a rede elétrica, absorvendo energia excedente e liberando-a sob demanda, seja para picos de recarga de VEs ou para equilibrar flutuações na produção renovável.
• 🏭 Backup Industrial e Comercial: Assim como torres de telecomunicações estão usando alumínio-ar para energia de backup, outras indústrias e instalações comerciais poderiam usar baterias de alumínio ou enxofre para garantir confiabilidade e reduzir a dependência de geradores a diesel. Centros de dados, por exemplo, buscam baterias que sejam seguras, tenham longa vida em standby e sejam econômicas em grande escala – pode-se imaginar salas de baterias de sódio-enxofre substituindo bancos de íon-lítio ou chumbo-ácido atualmente usados para UPS (fontes de alimentação ininterrupta). Em locais remotos ou fora da rede, baterias baratas que não precisam de substituição frequente são extremamente valiosas (menos viagens de manutenção). Baterias de alumínio-enxofre, projetadas para ter um custo muito baixo por kWh, poderiam viabilizar microgrids em comunidades rurais ou ilhas, combinadas com energia solar/eólica, para fornecer energia 24/7 sem estourar o orçamento.
• 🚀 Aeroespacial e Defesa: O alto desempenho dessas baterias é naturalmente atraente para aplicações aeroespaciais e de defesa. Como mencionado, satélites e drones de grande altitude (pseudo-satélites) já usaram Li-S com sucesso devido ao seu baixo peso e bom desempenho em baixas temperaturas (baterias espaciais frequentemente operam em ambientes frios). O exército dos EUA está interessado em baterias mais leves para soldados (para reduzir o peso de carregar vários quilos de baterias de íon-lítio) – uma bateria de enxofre poderia reduzir drasticamente essa carga. Além disso, como as baterias de enxofre não possuem compostos que liberam oxigênio (ao contrário das de íon-lítio, que podem liberar O₂ em fuga térmica), podem ser mais seguras em ambientes fechados como submarinos ou espaçonaves. O alumínio-ar pode servir como fonte de energia subaquática para submarinos não tripulados de longa duração, onde o reabastecimento com alumínio é viável. O setor de defesa frequentemente atua como um dos primeiros a adotar tecnologias de ponta que depois se popularizam, então seu investimento em baterias de alumínio e enxofre pode acelerar o desenvolvimento. De fato, os primeiros contratos da Lyten em 2024–25 com os mercados de espaço, drones e defesa sugerem que contratos de defesa estão ajudando a comprovar a tecnologia lyten.com antes do uso mais amplo pelo consumidor.

Em todas essas aplicações, o impacto geral é permitir que a transição para energia limpa avance mais rápido e mais longe. Ao reduzir drasticamente os custos das baterias e nos libertar das restrições da cadeia de suprimentos do íon-lítio, baterias de alumínio e enxofre podem tornar veículos elétricos mais acessíveis para mais pessoas (crucial para descarbonizar o transporte), tornar a energia renovável mais confiável e difundida (crucial para descarbonizar a eletricidade) e até criar novas possibilidades como voos elétricos. Elas também trazem benefícios ambientais em seu uso: por exemplo, substituir geradores a diesel de backup por baterias de alumínio-ar ou sódio-enxofre reduz a poluição do ar local e as emissões de CO₂. Se a tecnologia cumprir o que promete, o mundo poderá ver carros elétricos mais baratos, redes limpas mais resilientes e uma redução na mineração de metais raros – um ciclo virtuoso tanto para a economia quanto para o meio ambiente.

Implicações Econômicas e Ambientais

Do ponto de vista econômico, baterias de alumínio e enxofre podem ser disruptivas da melhor forma possível: reduzindo o custo do armazenamento de energia e diversificando a cadeia de suprimentos. Uma bateria representa uma parte significativa do custo de um veículo elétrico ou de um sistema de energia renovável, então baterias mais baratas significam produtos mais baratos e adoção mais rápida. Analistas observaram que materiais como alumínio e enxofre custam uma fração do preço do lítio, níquel ou cobalto. Por exemplo, uma estimativa colocou o custo dos materiais das células de alumínio-enxofre em apenas ~15% de uma célula equivalente de íon-lítio news.mit.edu. Se essas economias se traduzirem para a fabricação, poderemos ver os preços das baterias (por kWh) caírem bem abaixo da curva de aprendizado atual do íon-lítio. O armazenamento barato poderia então impulsionar o crescimento econômico ao possibilitar novos modelos de negócios (como mais fazendas solares, projetos de armazenamento comunitário, etc.) e ao reduzir os custos de energia para os consumidores (imagine carregar a bateria da sua casa toda tarde com energia solar e nunca pagar tarifas de pico da rede).

Há também uma questão geopolítica: A produção de íon-lítio hoje é altamente concentrada (com a China dominando a fabricação de células e países como a RDC fornecendo minerais-chave). O alumínio, no entanto, é fundido em todo o mundo (e a reciclagem também fornece uma fonte local), e o enxofre é onipresente. Muitos países que não possuem recursos de lítio de fato têm indústrias robustas de alumínio (por exemplo, a Índia, como vimos com a IOC Phinergy). Assim, baterias à base de alumínio poderiam permitir que mais nações construíssem indústrias domésticas de baterias sem depender da importação de lítio ou cobalto. Essa diversificação poderia reduzir os riscos globais da cadeia de suprimentos e tornar a transição para a mobilidade elétrica e energia renovável mais resiliente a escassez ou instabilidade política. Em Nevada, a planejada fábrica da Lyten é um exemplo – usando enxofre de origem norte-americana e montando baterias domesticamente lyten.com em alinhamento com políticas de nacionalização da cadeia de baterias e criação de empregos locais (eles projetam 1.000 empregos em plena capacidade apenas nessa fábrica lyten.com).

No aspecto ambiental, essas baterias oferecem múltiplas vantagens:

• Menor Pegada de Carbono: A fabricação de baterias é intensiva em energia, mas baterias de enxofre e alumínio podem ser feitas com processos menos exóticos. O refino de cobalto e níquel é particularmente pesado em carbono. Ao eliminar esses materiais, os fabricantes podem reduzir as emissões de CO₂ por kWh de bateria. A Theion afirmou uma redução de 2/3 na pegada de carbono para suas baterias de enxofre em comparação ao Li-ion reuters.com. Além disso, o enxofre pode ser obtido como subproduto de resíduos (essencialmente custo de carbono adicional zero para obtê-lo), e a reciclagem do alumínio usa apenas ~5% da energia da produção primária de alumínio – então usar alumínio reciclado em baterias reduziria muito sua energia incorporada.
• Reciclagem e Fim de Vida Útil: O alumínio já é um dos materiais mais reciclados (pense em latas de alumínio). Existe uma infraestrutura para fundir sucata de alumínio e reutilizá-lo. Se as baterias de metal de alumínio se tornarem comuns, pode-se imaginar ânodos de alumínio usados sendo rotineiramente coletados e reciclados com alta eficiência – uma economia circular para o metal da bateria. O enxofre, no contexto de baterias, pode ser mais complicado de reciclar diretamente das células (especialmente se estiver ligado a compostos), mas como é barato e não tóxico, mesmo que acabe em aterros, não representa um grande risco ambiental como, por exemplo, o chumbo ou o cádmio em baterias antigas. Pesquisadores podem encontrar formas de recuperar o enxofre ou transformar o enxofre residual das baterias em produtos químicos úteis (o enxofre também é usado em fertilizantes, por exemplo). A ausência de metais pesados nessas baterias significa lixo eletrônico menos tóxico caso sejam descartadas de forma inadequada, e idealmente um manuseio mais fácil nas instalações de reciclagem.
• Redução do Impacto da Mineração: A mineração de lítio, cobalto e níquel tem impactos ambientais e sociais significativos – desde o uso de água na extração de salmoura de lítio, até a destruição de habitats e poluição em torno de minas de níquel, além de questões de trabalho infantil em algumas operações de mineração de cobalto. Ao reduzir ou eliminar a necessidade desses materiais, as baterias de alumínio e enxofre podem aliviar essas pressões. O alumínio não é isento de impactos (a mineração de bauxita e a fundição de alumínio têm seus próprios problemas, como resíduos de lama vermelha e alto consumo de eletricidade), mas esses processos são bem regulados em muitos países e a tecnologia está melhorando (por exemplo, ânodos inertes para fundição de alumínio para reduzir emissões). E, novamente, reciclar alumínio reduz muito a necessidade de nova mineração. O uso do enxofre é principalmente uma questão de reaproveitar um subproduto existente – pode realmente resolver um problema (enormes estoques de enxofre) em vez de criar um.
• Segurança e Saúde: Incêndios em baterias têm sido uma preocupação com as de íon-lítio, já que a queima dessas baterias libera gases tóxicos e pode causar incêndios difíceis de apagar (como alguns incidentes com veículos elétricos demonstraram). Baterias não inflamáveis significam menos incidentes de incêndio, o que é uma vitória para a segurança da sociedade. Também significa manuseio mais seguro das baterias durante o transporte e em ferros-velhos. Por exemplo, veículos elétricos descartados com baterias de íon-lítio representam risco de incêndio se danificados; um veículo elétrico com bateria de alumínio-enxofre pode ser muito mais seguro de desmontar. O mesmo vale para dispositivos de consumo – menos dispositivos explodindo ou pegando fogo (pensando nos famosos incêndios de baterias de celulares) é benéfico para a saúde pública e para a confiança na tecnologia de baterias.
• Energia de Backup Limpa: Em locais atualmente dependentes de geradores a diesel para energia de backup ou remota (ilhas, abrigos de emergência, torres de telecomunicação), substituir esses geradores por baterias de alumínio-ar ou sódio-enxofre elimina a queima de combustível diesel, o que significa zero emissões de gases de efeito estufa, zero poluição por partículas e zero ruído. Isso é uma melhoria direta para o meio ambiente e para a qualidade de vida. Por exemplo, torres de telecomunicação operando com alumínio-ar na Índia produzirão zero emissões locais, enquanto geradores a diesel contribuem para a poluição do ar e emissões de carbono.

No geral, as baterias de alumínio e enxofre têm o potencial de democratizar o armazenamento de energia – tornando-o acessível e ambientalmente benigno o suficiente para que possamos implantar baterias em todos os lugares necessários para viabilizar um futuro de energia limpa. Elas não serão uma panaceia (provavelmente teremos uma mistura de tecnologias de baterias em uso), mas sua entrada no mercado pode reduzir custos e forçar todos os fabricantes de baterias a melhorar a sustentabilidade.

Claro, o sucesso econômico dessas baterias não é garantido; elas precisam provar que podem ser fabricadas de forma barata e funcionar de maneira confiável em larga escala. Mas os investimentos recentes e os sucessos dos protótipos são muito animadores. Se tiverem sucesso, o benefício não será apenas carros elétricos mais baratos ou gadgets melhores – será uma redução significativa no impacto ambiental do nosso uso de baterias e um impulso aos esforços globais de descarbonização.

Conclusão: Um Futuro Brilhante Carregado por Elementos Comuns

Baterias de alumínio e enxofre, antes consideradas tecnologias improváveis, estão rapidamente avançando rumo à realidade comercial. Essas baterias exemplificam uma ideia atraente: usar ingredientes simples e abundantes para resolver problemas energéticos complexos. Nos últimos anos, avanços em química e ciência dos materiais trouxeram essa ideia muito mais próxima da concretização. Agora temos protótipos de células de alumínio-enxofre que podem ser recarregadas rapidamente em minutos e funcionar por milhares de ciclos nature.com, baterias de lítio-enxofre que estão atingindo densidades energéticas antes só sonhadas há uma década reuters.com, e até sistemas de alumínio-ar começando a operar no mundo real fornecendo energia limpa evreporter.com.

A transição do nosso uso de metais raros e importações caras para baterias feitas de elementos “de pechincha”, como Al e S, pode remodelar a indústria de baterias assim como o silício fez com a indústria eletrônica – permitindo grande escala e redução de custos. Como Sadoway brincou, essas novas baterias têm “tudo o que você sonharia que uma bateria deveria ter: eletrodos baratos, boa segurança, recarga rápida, flexibilidade e longa vida útil” news.stanford.edu. Ainda há problemas a serem resolvidos, mas a trajetória é clara.

Nos próximos anos, podemos esperar ouvir sobre implantações-piloto (talvez uma fazenda solar na Califórnia usando células de alumínio-enxofre do MIT, ou um drone alimentado por um pack Lyten Li-S batendo recordes de autonomia). À medida que a fabricação aumentar, os custos devem cair ainda mais, e quaisquer lacunas técnicas restantes – seja vida útil ou temperatura de operação – provavelmente serão resolvidas pela intensa pesquisa atualmente em andamento ao redor do mundo.

Para o público em geral, o impacto pode ser sentido de maneiras sutis, mas importantes: um veículo elétrico mais barato e com maior autonomia, um smartphone que permanece carregado durante um fim de semana prolongado, um bairro que mantém as luzes acesas com uma bateria quando uma tempestade derruba a rede elétrica, sabendo que tudo isso é feito com materiais tão comuns quanto papel alumínio e fertilizante de jardim (enxofre). O apetite mundial por baterias só cresce, e as tecnologias de alumínio e enxofre garantem que possamos suprir essa demanda de forma sustentável.

Como afirmou de forma otimista um dos cientistas envolvidos no avanço dessas baterias, “Estes resultados demonstram … um enorme impacto no desenvolvimento [de baterias]. Estamos um passo mais próximos de ver essa tecnologia em nosso dia a dia.” anl.gov De fato, o futuro em que nossas vidas serão alimentadas por alumínio e enxofre – dois dos elementos mais discretos da Terra – já está visivelmente no horizonte. A revolução no armazenamento de energia está em andamento, e está sendo construída sobre os alicerces da química comum, da engenharia inovadora e do impulso urgente por um futuro energético mais limpo e barato.

Fontes: As informações e citações deste relatório são provenientes de fontes recentes e confiáveis, incluindo estudos revisados por pares, comunicados de imprensa universitários, notícias do setor e reportagens da Reuters. Referências principais incluem MIT News sobre a bateria de alumínio-enxofre news.mit.edu, avanços do Laboratório Nacional de Argonne em lítio-enxofre anl.gov, cobertura da Reuters sobre os desenvolvimentos da Theion e Lyten reuters.com, lyten.com, e entrevistas com líderes do setor (por exemplo, o CEO da Phinergy sobre as vantagens do alumínio-ar evreporter.com). Estas e outras citações ao longo do texto fornecem evidências detalhadas que sustentam as afirmações feitas.