terça-feira, 3 de março de 2020

Baterias de ions de potássio rivalizam com a tecnologia Li-ion

Novas pesquisas podem abrir as portas para baterias de íons de potássio com alta densidade de energia gravimétrica e volumétrica.
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.



Battery
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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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