Grandes diferenças em capacidades de armazenamento encontradas em baterias à base de água em um projeto financiado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e pela National Science Foundation. Com essa descoberta, é possível atingir baterias sem lítio em breve.
Cientistas de Universidade A&M, Texas descobriu um 1000% de diferença na capacidade de armazenamento de eletrodos de bateria à base de água e sem metal. Essas são baterias únicas em comparação com baterias de íons de lítio.
Cientistas querem focar em hastes desse tipo de bateria para ganhar maior controle sobre cadeias de suprimentos domésticas. Incêndios potenciais podem ser evitados com essas baterias, pois elas têm química mais segura.
Segundo o professor Lutkenhaus, as baterias aquosas têm um eletrodo, um ânodo e um cátodo. Cátodos e ânodos são polímeros e armazenam energia. Eletrólitos são misturados com água junto com sais orgânicos.
Ele interage com eletrodos e é a chave para o armazenamento de energia e condução de íons. Polímeros radicais não conjugados e redox-ativos são os melhores candidatos para soluções aquosas sem metais baterias. Os polímeros têm cinética redox rápida e alta voltagem de descarga. Isso torna a reação complexa e difícil.
Professor de engenharia química Dra. Jodie Lutkenhaus disse, "Não haveria mais incêndios de bateria porque ela é à base de água. No futuro, se houver previsão de escassez de materiais, o preço das baterias de íons de lítio vai subir muito.
Se tivermos essa bateria alternativa, podemos recorrer a essa química, cujo fornecimento é muito mais estável porque podemos fabricá-la aqui nos Estados Unidos, e os materiais para fazê-la estão aqui.
Se um eletrodo inchar muito durante o ciclo, ele não conseguirá conduzir elétrons muito bem, e você perderá todo o desempenho", , ela disse. "Acredito que haja uma diferença de 1,000% na capacidade de armazenamento de energia, dependendo da escolha do eletrólito, devido aos efeitos de inchaço."
Outros pesquisadores do projeto mencionaram, “Demonstramos a natureza da reação redox examinando eletrólitos aquosos de caráter cao-/cosmotrópico variável usando microbalança eletroquímica de cristal de quartzo com monitoramento de dissipação em uma variedade de escalas de tempo.â€
Para verificar se o cátodo da bateria está funcionando melhor na presença de certos sais, pesquisadores observaram macroscopicamente o processoEles mediram exatamente a quantidade de água e sal que entra na bateria enquanto ela opera.
Dr. Daniel Tabor, professor assistente de química, disse, “Teoria e experimento frequentemente trabalham juntos para entender esses materiais. Uma das coisas novas que fazemos computacionalmente neste artigo é que realmente carregamos o eletrodo para múltiplos estados de carga e vemos como o entorno responde a essa carga.
Fizemos isso para explicar o que foi observado experimentalmente. Com essa nova tecnologia de armazenamento de energia, isso é um avanço para baterias sem lítio.
Temos uma melhor imagem em nível molecular do que faz com que alguns eletrodos de bateria funcionem melhor do que outros, e isso nos dá fortes evidências de onde avançar no design de materiais.
A descoberta de grandes diferenças nas capacidades de armazenamento encontradas em baterias à base de água é um ponto de virada. Em breve poderemos ter baterias sem lítio.
Fonte: Nature Materials
