Baterias de estado sólido de sódio com desempenho aprimorado, segurança desenvolvida

Os cientistas desenvolveram uma nova bateria à base de sódio que tem o potencial de armazenar mais energia, mantendo altos níveis de segurança e confiabilidade.

Os cientistas desenvolveram uma nova bateria à base de sódio que tem o potencial de armazenar mais energia, mantendo altos níveis de segurança e confiabilidade. (Fonte da imagem: Empa)

Os cientistas desenvolveram uma nova bateria à base de sódio que tem o potencial de armazenar mais energia, mantendo altos níveis de segurança e confiabilidade. Pesquisadores da Empa, dos Laboratórios Federais Suíços de Ciência e Tecnologia de Materiais e da Universidade de Genebra (UNIGE) na Suíça se concentraram nas vantagens de uma bateria sólida: carregamento mais rápido junto com maior capacidade de armazenamento e segurança aprimorada.

O protótipo de bateria conhecido como totalmente sólido utiliza um eletrólito sólido em vez de líquido que possibilita o uso de um ânodo metálico ao bloquear a formação de dendritos, possibilitando armazenar mais energia e garantindo a segurança. Mas ainda tínhamos que encontrar um condutor iônico sólido adequado que, além de não ser tóxico, fosse química e termicamente estável, e que permitisse que o sódio se movesse facilmente entre o ânodo e o cátodo, disse Hans Hagemann, da UNIGE .

No estudo publicado na revista Energy and Environmental Science, os pesquisadores descobriram que uma substância à base de boro, um closo-borano, permitia que os íons de sódio circulassem livremente. Como o closo-borano é um condutor inorgânico, ele elimina o risco de a bateria pegar fogo durante a recarga. É um material, em outras palavras, com inúmeras propriedades promissoras. A dificuldade era estabelecer contato próximo entre as três camadas da bateria: o ânodo, constituído de sódio metálico sólido, o cátodo, uma mistura de óxido de cromo e sódio e o eletrólito, o closo-borano, disse Leo Duchene, da UNIGE.



Os pesquisadores dissolveram parte do eletrólito da bateria em um solvente antes de adicionar o pó de óxido de sódio e cromo. Assim que o solvente evaporou, eles empilharam o compósito de pó catódico com o eletrólito e o ânodo, comprimindo as várias camadas para formar a bateria. A estabilidade eletroquímica do eletrólito que estamos usando aqui pode suportar três volts, enquanto muitos eletrólitos sólidos previamente estudados são danificados na mesma tensão, disse Arndt Remhof, líder do projeto.

Os cientistas também testaram a bateria em 250 ciclos de carga e descarga, após os quais 85% da capacidade de energia ainda estava funcional. São necessários 1.200 ciclos antes que a bateria seja colocada no mercado. Além disso, ainda temos que testar a bateria em temperatura ambiente para que possamos confirmar se os dendritos se formam ou não, aumentando ainda mais a tensão, acrescentaram os pesquisadores.