As baterias de íon de lítio dominam o setor de armazenamento
há muito tempo, o que permite que nossos aparelhos, sejam leves e possam ser
recarregáveis. Mas, como as outras grandes conveniências, em raras ocasiões, as
baterias de lítio podem dar errado. À medida que a procura por armazenamento
seguro, eficiente e poderoso de energia continua aumentando, é essencial
encontrar alternativas promissoras para baterias recarregáveis de íons de
lítio.
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| Photo Public Domain |
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Uma equipe de cientistas do Instituto Politécnico
Rensselaer, no estado de Nova York, afirma ter desenvolvido uma nova técnica
que pode permitir que uma bateria de metal potássio funcione quase tão bem
quanto uma bateria de íons de lítio. O potássio é um elemento muito mais
abundante e mais barato e tem menos densidade energética.
Dentro de uma bateria de íons de lítio, normalmente
encontra-se um cátodo feito de óxido de cobalto e lítio e um ânodo feito de
grafite. Mas se substituir um óxido de cobalto e lítio por óxido de cobalto e
potássio, o desempenho diminuirá, pois é menos denso em energia. Assim, a
equipe decide aumentar o desempenho do potássio, substituindo também o ânodo de
grafite por metal de potássio.
Embora as baterias de metal tenham-se mostrado promissoras,
o problema dessas baterias é a 'formação de dendritos'. Com o tempo, à medida
que a bateria passa por ciclos repetidos de carga e descarga, partículas de
metal começam a se acumular no ânodo. E os dendritos são formados devido à
deposição não uniforme, longa e quase semelhante a um galho, de metal potássio.
Se crescerem demais, eventualmente perfuram a membrana isolante que separa o
ânodo do cátodo e causa um curto-circuito na bateria. Quando isso acontece, o
calor criado pode incendiar o eletrólito orgânico do dispositivo e reduzir
efetivamente a vida útil da bateria.
Na pesquisa publicada em Proceedings of the National Academy
of Sciences (PNAS), a equipa de pesquisa explicou como a solução para esse
problema abre caminho para o uso do consumidor por baterias de metal potássio
baratas e de longa duração.
A equipa diz que, operando a bateria a uma taxa de carga e
descarga relativamente alta, eles podem aumentar a temperatura dentro da
bateria de uma maneira bem controlada e incentivar os dendritos a se
auto-curarem no ânodo. O pesquisador pode controlar com precisão o calor dentro
da bateria para que não derreta o metal de potássio, mas ajuda a ativar a
difusão da superfície, para que os átomos de potássio se movam lateralmente
para fora da "pilha" que eles criaram e a suavizem.
" Com essa
abordagem, a ideia é que, sempre que você não estiver usando a bateria, haveria
um sistema de gestão da bateria que aplicaria esse calor local, o que faria com
que os dendritos se recuperassem ", disse Nikhil Koratkar, o principal
autor deste artigo. “ Quero ver uma
mudança de paradigma nas baterias de metal. Baterias de metal são a maneira
mais eficiente de construir uma bateria; no entanto, devido a esse problema de
dendrito, eles não eram viáveis. Com potássio, há mais esperança. "
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Referencia//Techexplorist.
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