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Bateria de sódio-enxofre que não pega fogo pode substituir células de lítio

·2 min de leitura

Pesquisadores da Universidade do Texas, nos EUA, desenvolveram uma bateria eficiente de sódio-enxofre que impede a formação de dendritos, um dos maiores obstáculos que dificultam sua utilização em larga escala como substituta viável das células de energia feitas à base de íons de lítio.

Os dendritos são estruturas parecidas com agulhas que se formam no ânodo (polo negativo) das baterias de sódio, causando uma degradação muito mais rápida, além de curtos-circuitos, incêndios e até explosões quando expostas a longos períodos de carga e descarga durante sua vida útil.

"Essa é uma tecnologia dos sonhos porque o sódio e o enxofre são abundantes, ambientalmente amigáveis e possuem menor custo que o lítio. Com a eletrificação expandida e a necessidade crescente de armazenamento de energia renovável, o custo e a acessibilidade serão um fator dominante no futuro", explica o professor de engenharia mecânica Arumugam Manthiram, autor principal do estudo.

O segredo está nos eletrólitos

Para estabilizar a bateria de sódio-enxofre, os cientistas ajustaram a composição do eletrólito — líquido que possibilita o movimentos dos íons para frente e para trás entre o cátodo e o ânodo, estimulando o carregamento e o descarregamento das células de energia fabricadas atualmente.

Eletrólitos que não se dissolvem totalmente evitam a formação de dendritos (Imagem: Reprodução/University of Texas)
Eletrólitos que não se dissolvem totalmente evitam a formação de dendritos (Imagem: Reprodução/University of Texas)

Eles conseguiram criar um eletrólito que impede a dissolução do enxofre, evitando a migração do material entre os dois eletrodos dentro da bateria, o que pode causar a formação dos dendritos e, consequentemente, a perda gradual da sua capacidade de armazenar energia de forma segura.

“Quando você coloca muito açúcar na água, nem tudo se dissolve e ela se torna viscosa. Algumas substâncias ficam parcialmente dissolvidas e é esse estado intermediário que gostaríamos de obter para evitar o vai e vem de materiais indesejados dentro das baterias”, acrescenta o estudante de doutorado Amruth Bhargav, coautor do estudo.

Meio dissolvido

O novo eletrólito criado pelos pesquisadores foi projetado com a diluição de uma solução salina concentrada em um solvente inerte, garantindo que a substância resultante conservasse esse estado “meio dissolvido”. Essa abordagem evita reações indesejadas nos eletrodos, prolongando a vida útil da bateria.

Esquema da formação dos dendritos dentro das baterias (Imagem: Reprodução/University of Texas)
Esquema da formação dos dendritos dentro das baterias (Imagem: Reprodução/University of Texas)

Em comparação com as células de lítio, cuja mineração causa impactos sérios como a poluição do solo e as emissões de carbono, o sódio está disponível no oceano de forma abundante. Além disso, sua extração é muito mais barata, sustentável e não gera danos ambientais tão agressivos.

“Nós planejamos testar esse sistema com baterias maiores para ver se a técnica pode ser aplicada em conjunto com outras tecnologias, como em veículos elétricos ou no armazenamento de recursos renováveis, como energia eólica e solar”, encerra o professor Arumugam Manthiram.

Fonte: Canaltech

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