Pesquisadores usam água para criar uma célula de bateria EV mais segura e durável

 As baterias de íon-lítio são o catalisador para nossos EVs, mas não são perfeitas. Especificamente, uma de suas principais desvantagens é a inflamabilidade dos eletrólitos orgânicos usados ​​atualmente para sua produção.

Felizmente, a esperança está a caminho. Uma equipe de pesquisadores da Alemanha e do Japão desenvolveu uma solução para corrigir esse problema, substituindo eletrólitos orgânicos por aquosos (à base de água).

À primeira vista, o uso de água parece uma resposta muito direta para o problema - a água é, por padrão, inflamável.

Mas, na realidade, a integração de eletrólitos aquosos em uma célula de bateria tem sido problemática desde 1994, quando a ideia foi testada pela primeira vez pelos cientistas W. Li e JR Dahn.

Qual é a dificuldade?

A principal desvantagem das baterias aquosas de íon-lítio é sua densidade de energia mais baixa em comparação com suas contrapartes convencionais.

Esse problema se origina da estreita janela de estabilidade eletroquímica dos eletrólitos aquosos, então vamos dedicar um momento para explicar por que essa janela de som complicado é tão importante. 

Compreendendo a química do problema

O eletrólito é o meio que possibilita a movimentação dos íons de lítio entre o cátodo (eletrodo positivo) e o ânodo (eletrodo negativo) - basicamente o que facilita todo o processo eletroquímico necessário para o funcionamento da bateria EV.

Agora, precisamos de um eletrólito com uma grande janela de estabilidade eletroquímica, o que significa que ele não será oxidado ou reduzido durante sua interação com o cátodo e o ânodo nas altas tensões necessárias para uma bateria operar com eficácia. 

O problema com o eletrólito à base de água é que ele tem uma janela muito pequena no que diz respeito à interação com o ânodo. Por causa disso, ele reage e produz gases indesejáveis ​​de hidrogênio e oxigênio.

E embora pesquisadores no passado tenham feito experiências com diferentes materiais de ânodo para evitar isso, eles não foram capazes de expandir significativamente a janela eletroquímica e, por sua vez, aumentar a densidade de energia da bateria acima de 100Wh / kg.

O que a nova pesquisa está trazendo para a mesa?

Como você deve ter adivinhado, os pesquisadores conseguiram desenvolver um novo material de ânodo com “níveis de desempenho impressionantes”.

Eles criaram um  óxido de molibdênio metaestável e nanométrico com uma estrutura de sal-gema, que mostra uma maior capacidade de energia e uma vida útil mais longa. 

Especificamente, mesmo quando a bateria foi recarregada 2.000 vezes, sua capacidade caiu menos de 30% - enquanto para baterias convencionais de íon-lítio a queda é de mais de 45% após 1.400 ciclos de vida. 

O novo material também conseguiu aumentar a densidade de energia da bateria em 107Wh / kg, embora ainda seja significativamente menor em comparação com as baterias de íon de lítio atuais em aproximadamente 200Wh / kg.

A equipe de pesquisa reconhece que sua nova tecnologia oferece atualmente densidade de energia e voltagem mais baixas , mas acredita que seu estudo “abre um caminho para desenvolver baterias de alta energia, duráveis ​​e seguras com base em óxidos metaestáveis ​​e nanométricos com soluções eletrolíticas aquosas”.

Mas eu, por mim, estou animado por um futuro menos inflamável.