Trs inovaes juntam-se para viabilizar bateria barata, limpa e de carregamento rpido

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/07/2024

Trs inovaes na mesma bateria

Uma equipe de engenheiros e qumicos dos EUA apresentou uma nova tecnologia que promete baterias baratas, de carregamento rpido e alta capacidade, adequada para veculos eltricos e outras aplicaes.

a primeira bateria de estado slido de sdio sem nodo do mundo.

“Embora j existissem baterias anteriores de sdio, de estado slido e sem nodo, ningum havia sido capaz de combinar com sucesso essas trs ideias at agora,” disse Grayson Deysher, da Universidade da Califrnia de San Diego.

Os prottipos construdos pela equipe, ainda em escala de laboratrio, permaneceram estveis por vrias centenas de ciclos. Ao remover o nodo e usar sdio em vez de ltio, esta nova arquitetura de bateria ser mais acessvel e mais ecolgica para produzir e reciclar. E, graas ao projeto inovador de estado slido, ser tambm uma bateria potente e segura, sem riscos de exploses.

O ltio usado em baterias constitui cerca de 20 partes por milho da crosta terrestre, enquanto o sdio representa 20.000 partes por milho – ele pode ser facilmente explorado da gua do mar.

Isto tornou as baterias de sdio uma das opes mais atraentes s baterias de ltio. Para isso, diversos desafios tcnicos tm sido vencidos para que elas possam chegar ao mercado.

Comparao terica da densidade de energia para vrios materiais de nodo de sdio.
[Imagem: Grayson Deysher et al. – 10.1038/s41560-024-01569-9]

Bateria sem nodo

Para criar uma bateria de sdio com a densidade de energia de uma bateria de ltio, a equipe precisou inventar uma nova arquitetura de bateria.

As baterias tradicionais possuem um nodo, para armazenar os ons enquanto a bateria est sendo carregada. Quando a bateria est sendo usada, os ons fluem do nodo atravs de um eletrlito para um coletor de corrente (ctodo), produzindo uma corrente que alimenta aparelhos eletrnicos e carros.

As baterias sem nodo eliminam a necessidade desse eletrodo, armazenando os ons em uma deposio eletroqumica de metal alcalino diretamente no coletor de corrente. Essa abordagem permite maior tenso, menor custo e maior densidade de energia, mas traz seus prprios desafios.

“Em qualquer bateria sem nodo, necessrio que haja um bom contato entre o eletrlito e o coletor de corrente,” contou Deysher. “Isso normalmente muito fcil quando se usa um eletrlito lquido, j que o lquido pode fluir para todos os lados e molhar todas as superfcies. Um eletrlito slido no pode fazer isso.”

Esquema que ilustra os requisitos para viabilizar uma bateria de estado slido totalmente livre de nodos.
[Imagem: Grayson Deysher et al. – 10.1038/s41560-024-01569-9]

Coletor abraa o eletrlito

Para resolver este problema, a equipe criou um coletor de corrente que envolve o eletrlito, em vez de usar um eletrlito que envolve o coletor de corrente. Para isso, o coletor foi feito de alumnio em p, um slido que pode fluir de modo bem parecido com um lquido.

Durante a montagem da bateria, o p densificado sob alta presso, para formar um coletor de corrente slido, mantendo um contato semelhante a um lquido com o eletrlito, permitindo o ciclo de baixo custo e alta eficincia que pode impulsionar esta tecnologia revolucionria.

“As baterias de estado slido de sdio so geralmente vistas como uma tecnologia no futuro distante, mas esperamos que este trabalho possa revigorar mais o impulso na rea do sdio, demonstrando que ele pode realmente funcionar bem, ainda melhor do que a verso de ltio em alguns casos,” disse Deysher.

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