Investigadores da Universidade de Stanford criaram uma bateria de íons de sódio que pode armazenar a mesma quantidade de energia que as onipresentes baterias de íons de lítio a um preço muito mais baixo. A bateria, reportada na revista científica Nature Energy, pôde proporcionar uma maneira barata, sustentável de armazenar energia renovável.
Armazenar energia em baterias será crucial assim como o uso de energia eólica e solar aumenta no mundo. Baterias de lítio têm sido uma peça importante para armazenamento de energia até o momento. Mas a tecnologia continua a ser cara e o fornecimento de lítio é limitado.
As baterias à base de sódio seriam muito mais rentáveis uma vez que as baterias de sódio são abundantes e podem armazenar muita carga.
O design da bateria da equipe de Stanford tem um ânodo feito de fósforo e um cátodo feito de rodizonato de sódio, um dos materiais mais promissores para baterias de íon de sódio. Todos estes materiais são abundantes na natureza: os cristais iônicos de rodizonato são feitos de um composto natural encontrado nas plantas.
O rodizonato de sódio deveria teoricamente armazenar quatro íons de sódio, traduzindo em uma alta capacidade de armazenamento de carga elétrica (501 miliamperes/hora por grama). Mas quando o material é usado em baterias, esta capacidade de armazenamento diminui drasticamente com o carregamento repetido da bateria.
Com isso, os pesquisadores analisaram mudanças na estrutura de nível atômico do material cátodo à medida que ele é preenchido e libera os íons de sódio. Eles descobriram que diminuindo o tamanho das partículas de rodizonato de sódio e utilizando um eletrólito especial, eles poderiam fazer essas mudanças estruturais mais reversíveis, de modo que o material pudesse manter sua alta capacidade de armazenamento.
Sua bateria tem uma capacidade de armazenamento de carga reversível de 265 mAh/g e uma densidade de energia superior a qualquer bateria de sódio relatado até agora. Sua eficiência energética é acima de 87%. Os pesquisadores dizem que deveria custar menos de 80% que a bateria de lítio-íon com a mesma capacidade de armazenamento.
Em seguida, os pesquisadores planejam lidar com o ânodo. “Este já é um bom design, mas estamos confiantes que pode ser melhorado com a futura otimização do ânodo de fósforo,” disse o professor de ciência e engenharia de materiais da Universidade de Stanford Yi Cui em um comunicado de imprensa.
Source: Minah Lee et al. High-performance sodium–organic battery by realizing four-sodium storage in disodium rhodizonate. Nature Energy. 2017.
Image: Antrepo Design