True Like – O lado da tecnologia que você desconhece! Tudo o que você sempre sonhou em saber sobre tecnologia em um só lugar!
AUSTIN, Texas – Uma bateria de enxofre de sódio criada por engenheiros da Universidade do Texas em Austin resolve um dos maiores obstáculos que impedia a tecnologia como uma alternativa comercialmente viável às onipresentes baterias de íon-lítio que alimentam tudo, de smartphones a elétricos veículos.
O sódio e o enxofre destacam-se como materiais atraentes para a futura produção de baterias porque são mais baratos e mais amplamente disponíveis do que materiais como lítio e cobalto, que também têm preocupações ambientais e de direitos humanos. Por causa disso, os pesquisadores trabalharam nas últimas duas décadas para tornar viáveis as baterias de sódio à temperatura ambiente.
“Eu a chamo de tecnologia dos sonhos porque o sódio e o enxofre são abundantes, ambientalmente benignos e com o menor custo que você imaginar”, disse Arumugam Manthiram, diretor do Texas Materials Institute da UT e professor do Departamento Walker de Engenharia Mecânica. “Com a expansão da eletrificação e o aumento da necessidade de armazenamento de energia renovável no futuro, o custo e a acessibilidade serão o único fator dominante.”
Em um dos dois avanços recentes da bateria de sódio da UT Austin, os pesquisadores ajustaram a composição do eletrólito, o líquido que facilita o movimento de íons para frente e para trás entre o cátodo e o ânodo para estimular o carregamento e o descarregamento das baterias. Eles atacaram o problema comum em baterias de sódio de crescimento de estruturas semelhantes a agulhas, chamadas dendritos, no ânodo que podem fazer com que a bateria se degrade rapidamente, cause curto-circuito e até mesmo pegue fogo ou exploda.
Os pesquisadores publicaram suas descobertas em um artigo recente no Journal of the American Chemical Society .
Em eletrólitos anteriores para baterias de sódio-enxofre, os compostos intermediários formados de enxofre se dissolviam no eletrólito líquido e migravam entre os dois eletrodos dentro da bateria. Essa dinâmica, conhecida como vaivém, pode levar à perda de material, degradação de componentes e formação de dendritos.
Os pesquisadores criaram um eletrólito que impede a dissolução do enxofre e, assim, resolve os problemas de transporte e dendrito. Isso permite um ciclo de vida mais longo para a bateria, mostrando um desempenho estável ao longo de 300 ciclos de carga-descarga.
“Quando você coloca muito açúcar na água, fica xaroposo. Nem tudo é dissolvido ”, disse Amruth Bhargav, uma estudante de doutorado no laboratório de Manthiram. “Algumas coisas estão meio ligadas e meio dissolvidas. Em uma bateria, queremos isso em um estado meio dissolvido. ”
O novo eletrólito da bateria foi projetado em uma veia semelhante, diluindo uma solução salina concentrada com um solvente inerte não participante, que preserva o estado “meio dissolvido”. Os pesquisadores descobriram que esse eletrólito evita as reações indesejadas nos eletrodos e, assim, prolonga a vida útil da bateria.
O preço do lítio disparou durante o ano passado , enfatizando a necessidade de alternativas. A mineração de lítio tem sido criticada por seus impactos ambientais , incluindo uso pesado de água subterrânea, poluição do solo e da água e emissões de carbono. Em comparação, o sódio está disponível no oceano, mais barato e mais amigo do ambiente.
As baterias de íon de lítio normalmente também usam cobalto, que é caro e extraído principalmente na República Democrática do Congo, onde tem impactos significativos na saúde humana e no meio ambiente . No ano passado, Manthiram demonstrou uma bateria de íon-lítio sem cobalto.
Os pesquisadores planejam desenvolver sua descoberta testando-a com baterias maiores para ver se ela pode ser aplicável a tecnologias, como veículos elétricos e armazenamento de recursos renováveis, como eólica e solar.
Outros autores do artigo incluem os bolsistas de pós-doutorado do Texas Materials Institute, Jiarui He e Woochul Shin. A pesquisa foi financiada por doações do Escritório de Ciências Energéticas Básicas do Departamento de Energia dos Estados Unidos, Divisão de Ciência e Engenharia de Materiais.
