Produzidas a partir de gelo e celulose, novas baterias de íons de sódio e potássio tornam-se promissoras, com capacidade de retenção de energia de mais de 83%

Para resolver alguns empecilhos iniciais, cientistas utilizaram técnica com gelo e celulose no desenvolvimento desta bateria de sódio e potássio

Foi criado um novo modelo de baterias de íons de sódio e potássio por pesquisadores da Universidade de Bristol, na Inglaterra, o qual poderá substituir as células de lítio no futuro. Os pesquisadores desenvolveram uma técnica de modelagem à base de gelo e celulose que promete tornar a fabricação desse modelo de armazenamento de energia mais sustentável e menos prejudicial ao meio ambiente.

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Entretanto, anteriormente, não conseguiram obter um resultado satisfatório em razão do tamanho maior dos íons de sódio e potássio, que não têm facilidade para se mover eficientemente nos eletrodos porosos de carbono usados na produção de baterias convencionais, comprometendo sua capacidade de recarga ao longo do tempo.

O coautor do estudo, o professor de Engenharia de Materiais Steve Eichhorn, diz: “Outro problema associado a essas baterias é que elas não podem ser facilmente descartadas no fim de sua vida útil, pois usam materiais que não são sustentáveis. Além disso, o custo de produção é um fator a ser levado em conta, já que o objetivo é fornecer fontes mais baratas para armazenar energia”.

Solução a partir de gelo e celulose

A fim de minimizar os problemas da nova bateria de sódio e potássio, os cientistas produziram materiais novos para os eletrodos de carbono com base em um processo de modelagem de gelo, que possuem nanocristais de celulose que constituem uma estrutura porosa com cristais de gelo sublimados.

Eles puderam, a partir dessa abordagem, criar grandes canais no interior da estrutura do dispositivo que conseguem levar os íons maiores de sódio e potássio sem causar perda considerável em sua capacidade de recarregar a bateria, ainda que após cerca de dois mil ciclos de carga e descarga.

“Nós propusemos uma nova estratégia controlável de modelagem de gelo para fabricar nanocristais de celulose de baixo custo. Esses aerogéis de carbono, derivados de óxido de polietileno, possuem canais hierarquicamente adaptados e alinhados verticalmente, podendo ser ajustados conforme a necessidade”, reitera Jing Wang, autor do estudo e estudante de Engenharia dos Materiais.

Performance promissora das baterias de íons de sódio e potássio

Os aerogéis de carbono, alinhados de forma vertical e dopados com oxigênio em vias, hierarquicamente adequados, podem ser sintetizados como ânodos mais competentes nas baterias de sódio e potássio, com capacidade reversível de aproximadamente 300 mAh por grama de material, além da manutenção de energia de mais de 83% em estado comum de uso.

De acordo com os pesquisadores, o funcionamento dessas baterias de íons de sódio e potássio é superior a diversos outros métodos que usam materiais de origem sustentável na tentativa de mudar as células de íons de lítio por outro material. Além disso, apresenta outra vantagem: a tecnologia pode ser utilizada na produção da próxima geração de baterias de sódio e potássio em escala industrial.

“Esperamos que essa descoberta possa ser facilmente estendida a uma variedade de outros sistemas de retenção de energia, como zinco, cálcio, alumínio e magnésio, podendo ser utilizada na produção de veículos elétricos mais sustentáveis e em redes de armazenamento mais eficientes no futuro”, complementa o professor Steve Eichhorn para encerrar.