Várias empresas automobilísticas estão se preparando para mudar da combustão interna (IC) veículos motorizados para veículos elétricos (EVs). No entanto, devido ao custo mais alto, os VEs não são tão facilmente acessíveis aos consumidores; conseqüentemente, vários governos estão subsidiando EVs para promover vendas. Para que os custos de EV possam competir com os de veículos com motor IC, suas baterias, que respondem por cerca de 30% de seu custo, devem ser mais econômicas do que os veículos baseados em IC.
O Instituto Coreano de Ciência e Equipar (KIST) anunciou no Centro de Pesquisa de Armazenamento de Energia que desenvolveu um novo material anódico econômico e de alto desempenho para uso em baterias secundárias de íon de sódio, que são mais econômicas do que as baterias de íon de lítio. Este novo material pode armazenar 1.5 vezes mais eletricidade do que o ânodo de grafite usado em baterias comerciais de íons de lítio e seu desempenho não se degrada mesmo após 200 ciclos com taxas de carga/descarga muito rápidas de 10 A/g.
O sódio é 500 vezes mais abundante na crosta terrestre do que o lítio; portanto, as baterias de íon de sódio têm chamado a atenção considerável como a bateria secundária de próxima geração porque é 40% mais barata do que as baterias de íon de lítio. No entanto, em comparação com os íons de lítio, os íons de sódio são maiores e, portanto, não podem ser armazenados de forma tão estável em grafite e silício, que são amplamente usados como ânodos nessas baterias. Portanto, o desenvolvimento de um novo material de ânodo de alta capacidade é necessário.
A equipe de pesquisa KIST usou dissulfeto de molibdênio (MoS2), um sulfeto de metal que tem atraído interesse como candidato para materiais de ânodo de grande capacidade. MoS2 pode armazenar uma grande quantidade de eletricidade, mas não pode ser usado por causa de sua alta resistência elétrica e instabilidade estrutural que ocorre durante a operação da bateria. No entanto, a equipe superou esse problema criando uma camada de nano-revestimento de cerâmica usando óleo de silicone, que é um material de baixo custo e ecologicamente correto. Através do processo simples de mistura do MoS2 precursor com óleo de silicone e tratamento térmico da mistura, eles poderiam produzir uma heteroestrutura estável com baixa resistência e estabilidade aprimorada.
Além disso, a avaliação das propriedades eletroquímicas indicou que este material poderia armazenar de forma estável pelo menos duas vezes mais eletricidade (~ 600 mAh / g) do que o MoS2 material sem revestimento e poderia manter essa capacidade mesmo após 200 ciclos rápidos de carga / descarga. Este excelente desempenho foi alcançado pela formação da camada de nano-revestimento de cerâmica com alta capacidade de armazenamento elétrico, que confere alta condutividade e rigidez ao MoS2 superfície, resultando em baixa resistência elétrica do material e alta estabilidade estrutural.
A equipe de pesquisadores afirmou que “poderia resolver com sucesso os problemas de alta resistência e instabilidade estrutural do MoS2 através da tecnologia de estabilização de superfície de nano-revestimento. Como resultado, poderíamos desenvolver uma bateria de íon de sódio que pode armazenar de forma estável uma grande quantidade de eletricidade. Nosso método usa materiais econômicos e ecológicos e, se adaptado para a fabricação em grande escala de materiais anódicos, pode reduzir os custos de produção e, portanto, impulsionar a comercialização de baterias de íon de sódio para dispositivos de armazenamento de energia de grande capacidade. ”