Pesquisadores desenvolveram um novo tecnologia que poderia permitir a substituição das baterias de lítio por alternativas mais sustentáveis.
Uma equipe do Imperial College London criou uma tecnologia que pode permitir a transição de uma bateria de íon de lítio para uma bateria de íon de sódio. Ao preparar carbonos a partir da lignina, um subproduto da indústria do papel, os pesquisadores melhoraram a densidade energética, a sustentabilidade e a segurança das baterias de íons de sódio.
Substituindo baterias de íon de lítio
As baterias de íon-lítio são comumente usadas em muitos dispositivos elétricos, mas os recursos globais de lítio estão diminuindo rapidamente e as operações de mineração criam uma grande pegada de carbono. As baterias de íon sódio podem oferecer uma alternativa sustentável que, se otimizada, pode ser usada em veículos elétricos. No entanto, os modelos atuais ainda não correspondem à capacidade de energia do lítio e apresentam alguns riscos à segurança.
A chave para melhorar a capacidade de energia das baterias está no material e no design dos ânodos, que fornecem a função de armazenamento de energia. Apesar de sua capacidade teórica ultra-elevada, pesquisas adicionais são necessárias para desbloquear o potencial das baterias feitas com ânodos de sódio metálicos e abordar os riscos apresentados pela natureza altamente reativa desse material.
O Grupo Titirici no Departamento de Engenharia Química aceitou este desafio e desenvolveu uma solução substituindo os metais a granel em baterias de sódio por esteiras de carbono derivadas de lignina com depósito de sódio.
É emocionante ver novas oportunidades para a utilização de lignina no setor de baterias e seu potencial para desenvolver novas tecnologias à base de sódio, que podem revolucionar o setor de veículos elétricos, criando baterias de alto desempenho, seguras e mais sustentáveis.
Tecendo teias
Neste estudo, as esteiras de lignina foram produzidas usando um processo conhecido como 'eletrofiação', em que as fibras de lignina são fiadas de maneira semelhante a como as aranhas tecem suas teias na natureza. As fibras foram então carbonizadas para produzir vários defeitos na estrutura do material. Esses defeitos suportam uma deposição uniforme e estável de sódio metálico, elemento responsável pelo armazenamento de energia, resultando em um aumento da capacidade energética.
Ao combinar sódio metálico com carbono à base de lignina especialmente adaptado, os benefícios da capacidade de energia são retidos e utilizados, enquanto os riscos de segurança associados ao acúmulo de dendrito - que causa curto-circuito nas baterias - são reduzidos.
O processo também requer menos calor para carbonizar a lignina do que outros métodos, o que reduz ainda mais a pegada de carbono do processo de fabricação.
Próximos passos
As baterias de íon de sódio têm se mostrado imensamente promissoras no campo da energia, mas sua capacidade limitada de energia até agora restringiu sua absorção generalizada. Esta nova tecnologia pode permitir que eles substituam íon lítio baterias em uma escala muito mais ampla do que é atualmente possível e podem ser usadas em produtos tão grandes como veículos elétricos.
A equipe continuará agora a aperfeiçoar a tecnologia, experimentando diferentes tipos de células e realizando outros experimentos.
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