doi.org/10.1038/s41467-024-47415-0
Credibilidade: 999
#Bateria
Uma equipe de pesquisa desenvolveu com sucesso uma bateria de sódio-ar de alta energia e alta eficiência, totalmente em estado sólido. Esta bateria pode utilizar sódio (Na) e ar de forma reversível sem a necessidade de equipamento especial. A equipe foi liderada pelo professor Byoungwoo Kang e pelo Dr. Heetaek Park do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH).
As baterias secundárias são amplamente utilizadas em tecnologias verdes, como veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia.
As baterias secundárias de alta capacidade da próxima geração, denominadas “baterias metal-ar”, extraem energia de recursos abundantes como oxigênio e metais encontrados na Terra.
No entanto, surge um desafio com a formação de carbonato – um subproduto da reação de metal e oxigênio envolvendo dióxido de carbono atmosférico (CO2) e vapor de água (H2O) – que sacrifica a eficiência da bateria.
Para resolver isso, apesar do nome, as baterias metal-ar normalmente requerem equipamento adicional, como uma membrana de permeação de oxigênio para purificar o oxigênio ou usar seletivamente o oxigênio atmosférico.
Nesta pesquisa, a equipe empregou Nasicon, que é um condutor superiônico de Na e um eletrólito sólido, para resolver efetivamente o problema do carbonato.
Nasicon, compreendendo elementos como Na, silício (Si) e zircônio (Zr), serve como um eletrólito sólido capaz de movimento iônico no estado sólido, ao mesmo tempo que demonstra alta estabilidade eletroquímica e química.
Aproveitando esse eletrólito sólido, a equipe protegeu os eletrodos metálicos de sódio do ar e facilitou a quebra do carbonato formado durante a operação da célula eletroquímica.
Consequentemente, a reação eletroquímica reversível envolvendo carbonato levou a um aumento na densidade de energia da célula, aumentando a tensão de trabalho e reduzindo significativamente a lacuna de tensão durante a carga e descarga, aumentando assim a eficiência energética.
Além disso, a célula de sódio-ar totalmente em estado sólido da equipe exibiu capacidade cinética superior por meio do católito formado in-situ, que tem uma rápida condução de íons de sódio para o interior do eletrodo.
Notavelmente, a célula operava exclusivamente com metal e ar, sem equipamento especial adicional para um dispositivo adicional de filtragem de oxigênio.
O professor Kang, que liderou a pesquisa, comentou: “Desenvolvemos um método para aproveitar o carbonato, um desafio de longa data no desenvolvimento de baterias de metal-ar de alta energia.
Esperamos liderar o campo da próxima geração de metal totalmente em estado sólido -baterias de ar, aproveitando uma plataforma de células sólidas à base de eletrólitos que permanece estável em condições ambientais e oferece uma ampla faixa de tensão.”
Publicado em 30/05/2024 11h27
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