As baterias de iões de sódio estão a emergir como uma alternativa promissora para um armazenamento de energia mais limpo e sustentável. Pesquisadores da Universidade de Surrey identificaram uma maneira surpreendentemente simples de melhorar seu desempenho, mantendo a água dentro de um componente crítico da bateria, em vez de removê-la.
As baterias de íons de lítio dominam atualmente o mercado, mas dependem de materiais caros que podem prejudicar o meio ambiente. O sódio, por outro lado, é abundante e amplamente acessível. No entanto, o desempenho da tecnologia de iões de lítio continua a ser um grande obstáculo para os sistemas de iões de sódio corresponderem.
A água aumenta o desempenho do óxido de sódio e vanádio
Publicado em pesquisa No Jornal de Química FísicaOs cientistas testaram o óxido de sódio e vanádio, um conhecido composto à base de sódio. Eles descobriram que permitir que o material retenha seu conteúdo natural de água aumentou significativamente o desempenho dentro da bateria.
Um composto chamado hidrato de vanadato de sódio nanoestruturado (NVOH) fornece resultados muito mais fortes quando usado na forma hidratada. Ele economiza energia considerável, carrega rapidamente e mantém a estabilidade por mais de 400 ciclos de carga.
Durante os testes, a versão hidratada manteve quase o dobro da carga que o material catódico padrão de íon de sódio. Este desempenho o coloca entre os principais cátodos relatados até agora para baterias de íons de sódio.
Daniel Commander, pesquisador da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade de Surrey e autor principal do artigo, disse:
“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de sódio e vanádio existe há anos e as pessoas geralmente o tratam termicamente para remover a água, porque acredita-se que ele causa problemas. Decidimos desafiar essa suposição e o resultado foi muito melhor do que esperávamos. O material mostrou desempenho e estabilidade muito mais fortes do que o esperado e pode criar novas possibilidades interessantes de como essas baterias serão usadas no futuro. “
Operação de água do mar e dessalinização eletroquímica
A equipe também explorou o desempenho do material em água salgada, um ambiente particularmente exigente para sistemas de baterias. Não só continuou a funcionar eficazmente, como também removeu iões de sódio da solução de água salgada. Ao mesmo tempo, um eletrodo de grafite libera íons cloreto em um processo conhecido como dessalinização eletroquímica.
Dr. Comandante acrescentou:
“Ser capaz de usar hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente emocionante, porque mostra que as baterias de íon de sódio podem fazer mais do que apenas armazenar energia – elas também podem ajudar a remover o sal da água. No longo prazo, isso significa que poderemos projetar sistemas que utilizem a água do mar como um eletrólito completamente seguro, livre e abundante, bem como parte da produção de água doce.
Do lado seguro, uma alternativa de baixo custo ao lítio
Este avanço poderá acelerar a adopção de baterias de iões de sódio como uma alternativa prática à tecnologia baseada em lítio. Como o sódio é barato e abundante, essas baterias têm potencial para serem mais seguras, mais econômicas e mais ecológicas
Os usos potenciais incluem armazenamento de energia renovável em larga escala para redes elétricas, bem como aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de íons de sódio de alto desempenho, as descobertas da equipe de Surrey aproximam o armazenamento de energia sustentável e comercialmente viável um passo mais perto da realidade.
