Cientistas da Universidade de Santa Barbara, na Califórnia, descobriram, enquanto trabalhavam com baterias de íon sódio, que a presença involuntária de hidrogênio é a raiz de muitos defeitos da tecnologia em termos de degradação e perda de desempenho. Ao impedir que o hidrogênio acesse materiais durante a produção, as baterias de íons de sódio podem atingir níveis de desempenho comparáveis aos de seus equivalentes de íons de lítio.
Potência do RCT
À medida que a fabricação de baterias de íon-lítio continua a crescer exponencialmente, os problemas em potencial com o fornecimento de materiais, como o lítio, estão se tornando cada vez mais importantes.
E embora a reciclagem provavelmente reduza o impacto de uma possível escassez, as baterias feitas de materiais mais abundantes podem ser mais baratas e mais ecológicas.
A substituição do lítio pelo sódio é uma opção frequente entre muitos pesquisadores. E, embora tentativas de comercializar essa tecnologia estejam em andamento, as baterias de sódio tendem a se degradar e perder sua capacidade ainda mais rapidamente do que as tecnologias de lítio. Como a tecnologia de íons de lítio já apresenta um problema de degradação e perda de desempenho, pode ser difícil mudar para uma química conhecida para obter níveis de degradação ainda mais rápidos.
Em um novo artigo publicado na revista Chemistry of Materials, cientistas da Universidade da Califórnia em Santa Barbara (UCSB) acreditam que grande parte da degradação do óxido de sódio e manganês, um material catódico comum, é causada pela presença de hidrogênio nos materiais.
Eles também teorizam que mecanismos semelhantes podem afetar adversamente o desempenho das baterias de íon-lítio, embora sejam necessárias mais pesquisas para comprová-lo.
Como o elemento mais abundante no universo conhecido, o hidrogênio pode penetrar nos materiais em muitos estágios de fabricação e seus efeitos em vários materiais usados em energia renovável são uma importante área de pesquisa. Os cálculos do UCSB mostram que a presença de hidrogênio na camada de óxido de manganês reduz a quantidade de energia necessária para que os átomos de manganês se quebrem e se dissolvam.
"Os átomos de hidrogênio e o hidrogênio muito pequenos e reativos são um contaminante comum nos materiais", disse Chris Van de Walle, cientista da computação da Universidade da Califórnia em Santa Barbara. "Agora que seu impacto negativo é conhecido, medidas podem ser tomadas na fabricação e encapsulamento de baterias para eliminar a incorporação de hidrogênio, o que deve levar a um melhor desempenho".
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