Notícia

Cientistas desenvolvem nova estratégia para baterias sustentáveis

Cientistas estão surpresos com o desempenho de baterias sustentáveis ​​com implicações de longo alcance para veículos elétricos e dispositivos

Pixabay

Fonte

Universidade de Bristol

Data

segunda-feira, 10 janeiro 2022 11:35

Áreas

Mobilidade. Sustentabilidade. Tecnologias.

Pesquisadores do Bristol Composites Institute da Universidade de Bristol, no Reino Unido, desenvolveram baterias de íon sódio e potássio de alto desempenho usando celulose de origem sustentável. Os resultados foram publicados na revista científica Advanced Functional Materials.

Há uma demanda cada vez maior por armazenamento de energia sustentável, ético e de baixo custo. Isso se deve em parte ao impulso para o desenvolvimento de sistemas de transporte movidos a bateria – principalmente substituindo os motores a gasolina e diesel por veículos elétricos – mas também para dispositivos portáteis como telefones celulares. Atualmente, essas tecnologias dependem amplamente de baterias de íon de lítio.

As baterias têm dois eletrodos e um separador, com um eletrólito entre eles que carrega a carga. Existem vários problemas associados ao uso de lítio nessas baterias, incluindo acúmulo de metal dentro dos dispositivos, que pode levar a curto-circuitos e superaquecimento.

As alternativas ao lítio, como as baterias de sódio e potássio, não têm historicamente um desempenho tão bom em termos de taxa e número de vezes de recarga. Esse desempenho inferior é devido aos tamanhos maiores dos íons de sódio e potássio e à sua capacidade de se mover através dos eletrodos de carbono porosos nas baterias.

Outro problema associado a essas baterias é que elas não podem ser facilmente descartadas no final da vida útil, pois usam materiais que não são sustentáveis. O custo dos materiais também é um fator e é necessário fornecer fontes mais baratas de armazenamento de energia.

Além disso, o lítio é extraído em países como Chile, Bolívia e Argentina. Esta mineração é muito destrutiva e há registros de problemas com direitos humanos associados a ela.

O trabalho dos pesquisadores da Universidade de Bristol, em colaboração com o Imperial College de Londres, desenvolveu alguns novos materiais de eletrodo de carbono baseados em um sistema de modelagem de gelo. Esses materiais são chamados de aerogéis, onde nanocristais de celulose (uma forma nanométrica de celulose) são formados em uma estrutura porosa usando cristais de gelo que são cultivados e, em seguida, sublimados. Isso deixa grandes canais dentro da estrutura, que podem transportar os grandes íons de sódio e potássio.

O desempenho dessas novas baterias de íons de sódio e potássio superou muitos outros sistemas comparáveis ​​e usa um material de origem sustentável – a celulose.

“Ficamos surpresos com o desempenho dessas novas baterias. Há um grande potencial para desenvolvê-las ainda mais e para produzir dispositivos em maior escala com a tecnologia”, disse o Dr. Steve Eichhorn, professor de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Bristol, coautor do estudo e especialista em tecnologias baseadas em celulose.

“Propusemos uma nova estratégia de modelagem de gelo controlável para fabricar nanocristais de celulose/aerogéis de carbono derivados de óxido de polietileno com canais hierarquicamente adaptados e alinhados verticalmente como materiais de eletrodo, que podem ser utilizados para ajustar a capacidade e estabilidade de ciclo em baterias de íons de sódio e potássio. Este trabalho pode oferecer uma alternativa atraente para promover aplicações em grande escala de veículos elétricos sustentáveis ​​e redes de armazenamento de energia em grande escala em um futuro próximo”, disse Jing Wang, autora principal do artigo e doutoranda do Bristol Composites Institute.

“À luz dessas descobertas, esperamos agora colaborar com as indústrias para desenvolver essa estratégia em escala industrial e explorar se esta tecnologia única pode ser facilmente estendida a uma variedade de outros sistemas de armazenamento de energia, como zinco, cálcio, baterias de alumínio e íons de magnésio, demonstrando assim seu potencial universal em sistemas de armazenamento de energia de próxima geração”, concluiu o professor Steve Eichhorn.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Bristol (em inglês).

Fonte: Universidade de Bristol. Imagem: Pixabay.

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