Pesquisadores da Universidade de Oxford e da Universidade de Ciências de Tóquio publicaram estudos separados em 17 de dezembro detalhando os avanços nos materiais das baterias. A equipe de Tóquio mostrou que as baterias de íon de sódio que usam eletrodos de carbono duro podem carregar mais rápido do que as baterias convencionais de íon de lítio. Pesquisadores de Oxford desenvolveram eletrólitos que retêm a condutividade iônica ao passar do estado líquido para o sólido. A equipe do professor Shinichi Komaba, da Universidade de Ciências de Tóquio, usou um “método de eletrodo diluído” para avaliar os limites de carga de carbono duro. Esta abordagem mistura partículas de carbono duro com óxido de alumínio eletroquimicamente inativo, o que evita congestionamentos de íons em eletrodos densos durante o carregamento rápido. A voltametria cíclica e a análise eletroquímica revelaram que os íons de sódio viajam mais rápido através do carbono duro do que os íons de lítio. O coeficiente de difusão aparente, indicando mobilidade iônica, mostrou-se maior para o sódio na maioria dos casos. “Nossos resultados demonstram quantitativamente que a velocidade de carregamento de um SIB usando um ânodo HC pode atingir taxas mais rápidas do que a de um LIB”, disse Komaba. O estudo descobriu que o sódio requer menor energia de ativação para formar aglomerados pseudometálicos em nanoporos de carbono duro. Essa característica torna a inserção de sódio menos sensível à temperatura. A pesquisa apareceu em Ciência Química. Na Universidade de Oxford, Paul McGonigal e a estudante de doutorado Juliet Barclay criaram eletrólitos à base de ciclopropênio. Esses materiais desafiam a ideia de que a mobilidade iônica cai drasticamente quando os líquidos solidificam. A equipe projetou moléculas em forma de disco com cadeias laterais flexíveis que se automontam em colunas após a solidificação. Este arranjo espalha a carga positiva sobre um núcleo plano, evitando o aprisionamento de íons negativos e preservando uma estrutura permeável para o fluxo de íons. “Demonstramos que é possível projetar materiais orgânicos para que a mobilidade iônica não congele quando o material solidifica”, disse Barclay. Os testes do estudo confirmaram a condutividade constante nas fases líquida, de cristal líquido e sólida para diferentes tipos de íons. Publicado em Ciênciao trabalho foi publicado em 17 de dezembro. As descobertas de Tóquio destacam o potencial das baterias de íons de sódio para carregamento mais rápido com ânodos de carbono duro. Os eletrólitos Oxford oferecem um caminho para baterias mais seguras, permitindo que os fabricantes aqueçam materiais em líquido para montagem e, em seguida, resfriem-nos em sólidos que reduzem vazamentos e riscos de incêndio, ao mesmo tempo que mantêm o desempenho.
Source: Oxford e Universidade de Ciência de Tóquio avançam materiais para baterias
