As baterias recarregáveis de magnésio (RMBs) têm atraído considerável atenção como soluções de armazenamento de energia que superam as baterias de íon-lítio. Isso se deve ao seu potencial de maior densidade energética e à sua abundância na crosta terrestre. No entanto, a comercialização dessa tecnologia enfrenta dificuldades devido à falta de materiais catódicos adequados. Para solucionar esse problema, cientistas desenvolveram óxidos de óxido de magnésio com estrutura de sal-gema desordenada, tema que abordaremos neste artigo.
Atualmente, pesquisadores da Universidade de Tohoku, no Japão, criaram um novo material catódico para baterias recarregáveis. Os pesquisadores utilizaram uma estrutura de sal-gema aprimorada, que permite carregamento e descarregamento eficientes mesmo em baixas temperaturas.
O estudo demonstra uma grande melhoria na forma como o magnésio se move dentro de uma estrutura tipo sal-gema. Este é um avanço importante, visto que a proximidade dos átomos nessa estrutura dificulta a migração do magnésio. Vejamos os principais pontos descobertos pelos pesquisadores:
“As baterias de magnésio, com o novo material catódico desenvolvido, estão prestes a desempenhar um papel fundamental em diversas aplicações, incluindo armazenamento em redes elétricas, veículos elétricos e dispositivos eletrônicos portáteis, contribuindo para a transição global para energias renováveis e a redução da pegada de carbono”, afirmou Tomoya Kawaguchi , autor principal desta pesquisa.
Esta é a primeira vez que o óxido de sal-gema está sendo usado como material catódico para baterias recarregáveis. Este novo desenvolvimento também resolve uma grande limitação das baterias recarregáveis: a dificuldade de movimentação do magnésio em materiais sólidos. Antes, era necessária uma temperatura muito alta para melhorar a mobilidade do magnésio em materiais catódicos convencionais, como aqueles com estrutura espinélio.
Confira também esta pesquisa realizada pela Universidade de Tohoku: Grafeno nanocelular mecanicamente durável pode melhorar as baterias de íon-sódio.
Destaques
- Os pesquisadores criou uma estratégia mistura de 7 elementos metálicos diferentes (Mg0.35Li0.3Cr0.1Mn0.05Fe0.05Zn0.05Mo0.1O).
- Eles criaram uma estrutura cristalina com muitos espaços estáveis para o magnésio entrar e sair facilmente.
- Eles descobriram que quando retiram cátions de lítio durante a primeira carga, isso cria muitas vacâncias de cátions na estrutura do sal-gema. Isso facilita a movimentação do magnésio em ciclos subsequentes.
- O material desenvolvido pelos pesquisadores da Universidade de Tohoku é funcionando bem mesmo a 90° C. Isso indica claramente a possibilidade de usá-lo em temperaturas comparativamente mais baixas.
- Os pesquisadores descobriram o capacidade reversível do novo material em cerca de 90 mA h g-1.
- Além disso, funcionou bem com 10.4 mA g-1 de material com 2.0 V contra Mg2+/Mg a 90° Celsius.
- Os cátodos de óxido de espinélio têm uma temperatura de operação de 150 °C. Esta temperatura é, portanto, bem menor comparativamente.
Em última análise, essa descoberta de óxidos de sal-gema desordenados para baterias de magnésio recarregáveis é um passo muito importante para o desenvolvimento de soluções de armazenamento de energia mais eficientes e ecológicas.
Fonte: Liberando óxidos de sal-gema desordenados como cátodos para RMBs
