Baterias sólidas
Especialistas
afirmam que já não é mais uma questão de "se", mas de
"quando" as baterias de sódio começarão a substituir as baterias de
lítio.
Essa
possibilidade ficou ainda mais próxima da realidade com o desenvolvimento de um
novo condutor para baterias de sódio de estado sólido, uma das tecnologias mais
promissoras nesse campo - existem ainda protótipos de baterias de íons de
sódio, baterias sódio-ar e baterias de sódio-enxofre.
Erik
Wu e seus colegas da Universidade da Califórnia em San Diego criaram um
eletrólito sólido de alta voltagem que melhorou dramaticamente as marcas
registradas até agora por essa tecnologia.
Um
protótipo de bateria construído com o novo material superou os 1000 ciclos de
carga e descarga - o patamar considerado necessário para se chegar a um produto
comercial - e ainda retendo 89,3% da sua capacidade, um desempenho não
alcançado até agora por nenhuma outra bateria de estado sólido.
As
baterias de estado sólido são mais seguras, mais baratas e mais duráveis. A
química de íons de sódio é particularmente promissora porque o sódio é barato e
abundante, ao contrário do lítio das baterias atuais, que é raro e tem ficado
cada vez mais caro. O objetivo é construir baterias que possam ser usadas em
aplicações de armazenamento de energia em rede em grande escala, especialmente
para armazenar energia gerada por fontes intermitentes, como solar e eólica,
para lidar com os picos de demanda.
Bateria de sódio
Para
chegar ao novo material, Wu executou uma série de simulações computacionais usando
um modelo de aprendizado de máquina para selecionar qual química teria a
combinação certa de propriedades para uma bateria de estado sólido com um
cátodo de óxido de sódio.
Depois
que um material foi selecionado como um bom candidato, a equipe sintetizou-o,
testou e caracterizou experimentalmente para determinar suas propriedades
eletroquímicas.
Em
idas e vindas entre os resultados experimentais e as simulações, a equipe
selecionou uma classe de condutores de haleto de sódio composta de sódio (Na),
ítrio (Y), zircônio (Zr) e cloro (Cl). O material, que agora responde pelas
iniciais de seus componentes - NYZC - mostrou-se eletroquimicamente estável e
quimicamente compatível com os catodos de óxido usados em baterias de íons de
sódio de alta voltagem.
"A indústria quer que as baterias em nível de célula custem de US$ 30 a US$ 50 por kWh, cerca de um terço a um quinto do que custa hoje," disse a professora Shirley Meng, coordenadora da equipe. "Não vamos parar até chegarmos lá." In “Inovação Tecnológica” – Brasil
Bibliografia:
Artigo: A
stable cathode-solid electrolyte composite for high-voltage, long-cycle-life
solid-state sodium-ion batteries
Autores: Erik
A. Wu, Swastika Banerjee, Hanmei Tang, Peter M. Richardson, Jean-Marie Doux, Ji
Qi, Zhuoying Zhu, Antonin Grenier, Yixuan Li, Enyue Zhao, Grayson Deysher,
Elias Sebti, Han Nguyen, Ryan Stephens, Guy Verbist, Karena W. Chapman,
Raphaële J. Clément, Abhik Banerjee, Ying Shirley Meng, Shyue Ping Ong
Revista: Nature
Communications
Vol.: 12, Article number: 1256
DOI:
10.1038/s41467-021-21488-7
