O professor Jürgen Janek, uma figura importante em eletroquímica de estado sólido na Justus-Liebig University Giessen, discute o passado, o presente e o futuro do armazenamento de energia além do lítio. Seu trabalho, apoiado pelo prestigioso Cluster de Excelência de Armazenamento Pós-Lítio (POLiS), está na vanguarda do desenvolvimento de tecnologias de baterias de próxima geração.
Da história à alta condutividade: o caminho para baterias de estado sólido
A viagem de Janek ao campo foi quase acidental. Considerando inicialmente a história, ele finalmente escolheu a química, motivado por lacunas fundamentais no conhecimento existente. Ele credita aos primeiros mentores uma sólida formação em física e ciência de materiais, bem como colaborações com Alan B. Lidiard, por moldar sua perspectiva sobre o transporte de íons em sólidos – um tópico historicamente sub-representado nos currículos padrão de química. Essa percepção de que a eletroquímica do estado sólido uniu a física, a química e a engenharia impulsionou-o em direção a um campo que ele acreditava que se tornaria crucial para futuras tecnologias energéticas.
O avanço que acelerou a pesquisa do estado sólido
Um ponto de viragem importante foi o relatório de 2011 de Ryuichi Kanno sobre alta condutividade de íons de lítio no composto de sulfeto Li10GeP2S12 (LGPS). Esta descoberta – condutividade superior à dos eletrólitos líquidos – desencadeou um rápido progresso nos conceitos de baterias de estado sólido. Janek observa que esta descoberta desencadeou uma intensa competição global por novos eletrólitos sólidos, uma corrida que continua até hoje. Pesquisas emergentes sugerem que níveis de condutividade ainda mais elevados podem ser alcançados com eletrólitos sólidos à base de sódio, possibilitando baterias potencialmente mais sustentáveis e de alta potência.
POLiS: Financiando o Futuro do Armazenamento de Energia
O cluster POLiS, gerido conjuntamente pela Universidade de Ulm, pelo Instituto de Tecnologia de Karlsruhe e pela Universidade Justus-Liebig de Giessen, é um dos principais impulsionadores desta investigação. Com um período de financiamento renovado de sete anos a partir de 2026, o objetivo do programa é explorar opções de armazenamento de energia além do lítio, incluindo sódio, potássio, magnésio, cálcio, alumínio e até sistemas à base de aniões. Embora as baterias de lítio continuem a ser relevantes, o POLiS pretende diversificar as tecnologias de armazenamento para reduzir a dependência de um único elemento e aumentar a resiliência contra perturbações geopolíticas.
Conquistas recentes: geração de imagens de ânodos metálicos e eletrólitos de magnésio de alta condutividade
O grupo de Janek contribui significativamente para o POLiS através de estudos aprofundados de conceitos de estado sólido, reações de interface e transporte de carga. Trabalhos recentes, liderados pelos estudantes de doutorado Till Ortmann e Till Fuchs, avançaram imagens microscópicas de ânodos metálicos de sódio e lítio usando difração de retroespalhamento de elétrons, abrindo novos caminhos para o projeto de ânodos. A pesquisa de Clarissa Glaser também produziu resultados promissores, sintetizando eletrólitos sólidos de íons de magnésio com condutividade atingindo 0,1 mS/cm – um passo em direção a baterias de íons de magnésio viáveis.
O papel crucial da reciclagem
O programa reconhece que a sustentabilidade não é negociável. Janek enfatiza que a reciclagem deve ser integrada desde o início na concepção de novos materiais e conceitos de células, garantindo uma economia circular para estas tecnologias.
Além do lítio: prevendo a próxima tecnologia de bateria em escala de gigawatts
Embora a previsão do futuro seja incerta, Janek sugere que as baterias de íons de sódio estão prestes a se tornar a próxima tecnologia amplamente adotada depois do chumbo, do lítio e do sódio. Se outros produtos químicos “além do lítio” – como o potássio, o magnésio ou o alumínio – atingirão a escala de gigawatts depende do seu desempenho e viabilidade económica. O POLiS está a explorar activamente estas opções, com a esperança de que uma delas surja como uma solução prática em grande escala.
Melhorando a Comunicação Científica
Janek acredita que a comunicação científica precisa evoluir com o tempo. Ele defende a publicação em acesso aberto com rigoroso controle de qualidade e apela a uma discussão mais ativa da investigação publicada, sugerindo mesmo a possibilidade de modificar ou melhorar os artigos após a publicação – um conceito que reflete a natureza dinâmica da ciência moderna.
Em conclusão, o trabalho do Professor Janek e a investigação em curso do POLiS representam um esforço crítico para diversificar e melhorar as tecnologias de armazenamento de energia. Ao focar em materiais além do lítio e priorizar a sustentabilidade, esta pesquisa tem o potencial de remodelar o futuro da geração e consumo de energia.
