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Novo eletrólito semissólido controlou a formação de dendritos, acelerou a recarga e preservou aproximadamente 90% da capacidade após 2 mil ciclos completos.
Pesquisadores da China desenvolveram uma bateria de sódio metálico capaz de atingir carga completa em apenas quatro minutos.
O estudo foi publicado em maio na revista científica Nano-Micro Letters e apresenta uma possível solução para um dos maiores problemas dessa tecnologia.
Os testes laboratoriais também indicaram funcionamento estável durante mais de 6 mil horas, sem curtos-circuitos provocados pela formação de dendritos.
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A reprodução dos resultados em larga escala poderá ampliar as alternativas às baterias de íons de lítio, principalmente no mercado de veículos elétricos.
Novo eletrólito enfrenta principal obstáculo das baterias de sódio
As baterias de sódio metálico utilizam uma matéria-prima mais abundante e potencialmente mais barata do que o lítio.
Essa característica desperta interesse porque pode reduzir a dependência de materiais mais caros utilizados atualmente em dispositivos eletrônicos e automóveis elétricos.
O desenvolvimento comercial, no entanto, sempre encontrou uma dificuldade técnica importante: a formação de dendritos no ânodo metálico.
Essas estruturas microscópicas surgem durante os ciclos de carregamento, quando átomos de sódio começam a se acumular sobre o ânodo.
O crescimento contínuo dos dendritos pode conectar os eletrodos internos, provocar curto-circuito e inutilizar completamente a bateria.
Material semissólido cria estrutura interna mais resistente
A equipe desenvolveu um eletrólito quase sólido denominado Sn-FB QSE para reduzir a formação dessas estruturas.
O material cria uma estrutura interna mais resistente e diminui as rachaduras na camada protetora formada durante o funcionamento da bateria.
Essa proteção dificulta o crescimento dos dendritos e melhora a estabilidade da célula durante sucessivos ciclos de carga e descarga.
Os resultados apresentados pelos pesquisadores mostram que a bateria permaneceu em operação por mais de 6 mil horas sem falhas relacionadas aos dendritos.
Recarga completa foi alcançada em quatro minutos
Outro experimento avaliou o desempenho da bateria durante um carregamento acelerado.
A célula alcançou carga completa em somente quatro minutos e apresentou capacidade específica de 80,1 miliampère-hora por grama.
O carregamento realizado durante 20 minutos apresentou resultados ainda mais estáveis.
A bateria manteve aproximadamente 90% da capacidade original após 2 mil ciclos completos de carga e descarga.
Os autores afirmam que esse desempenho se aproxima dos resultados teóricos associados às baterias de íons de lítio.
Avanço pode beneficiar veículos elétricos
A velocidade de carregamento representa um dos principais desafios para a expansão dos veículos elétricos.
Alguns modelos atuais oferecem sistemas de recarga rápida, mas dependem de estações com elevada potência.
Grande parte dos automóveis elétricos ainda precisa permanecer conectada por períodos maiores para recuperar completamente a energia.
Uma bateria capaz de concluir esse processo em quatro minutos poderia reduzir significativamente o tempo de espera dos motoristas.
A pesquisa ainda não estabelece uma data para a chegada da tecnologia ao mercado.
Sódio pode reduzir dependência de lítio e cobalto
As baterias de íons de lítio continuam dominando smartphones, computadores e veículos elétricos.
A fabricação desses dispositivos depende de matérias-primas como lítio e cobalto, cuja obtenção apresenta custos mais elevados.
As células de íons de lítio também podem sofrer fuga térmica quando danificadas, aumentando o risco de incêndios.
As baterias de sódio metálico usam sódio no ânodo, substituindo materiais como grafite ou carbono duro.
Essa configuração pode proporcionar menor peso, custos reduzidos e características de segurança associadas ao transporte dos íons de sódio.
Tecnologia ainda precisa superar novos testes
Os resultados representam um avanço relevante, mas a tecnologia ainda depende de avaliações adicionais antes da adoção comercial.
Novas equipes precisarão reproduzir os experimentos para confirmar a estabilidade e o desempenho alcançados.
Testes em diferentes temperaturas também serão necessários, principalmente para aplicações em equipamentos eletrônicos e veículos elétricos.
A pesquisa publicada na Nano-Micro Letters mostra que o sódio metálico pode se aproximar de aplicações práticas.
A chegada ao mercado, porém, dependerá da capacidade de repetir os resultados fora do laboratório e em células produzidas em maior escala.
Você acredita que uma bateria recarregada em quatro minutos poderá reduzir a dependência do lítio nos veículos elétricos? Deixe sua opinião nos comentários!
