Uma bateria líquida-metal não tóxica ambiente-temperatura

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Uma bateria líquida-metal não tóxica, ambiente-temperatura
Os pesquisadores criaram uma bateria de metal líquido que funciona em temperatura ambiente. Ele
promete mais energia do que as baterias de íons de lítio de hoje e pode carregar e fornecer energia
várias vezes mais rápido.
Fonte da imagem: Daniel Olah
As fontes de energia sem fio estão se tornando cada vez mais importantes para a vida moderna, com as
baterias sendo constantemente adaptadas e aprimoradas para alimentar dispositivos eletrônicos com
alto desempenho e evasência mínima. Infelizmente, ainda não há “bateria milagrosa” que combine todas
as propriedades desejadas de alta densidade de energia, construção de luz, manuseio seguro e muitos
milhares de ciclos de carregamento.
Agora, pesquisadores da Universidade do Texas em Austin relataram em um artigo recente publicado na
revista Advanced Materials que eles construíram um tipo completamente novo de bateria que combina
os muitos benefícios dos conceitos de bateria existentes, eliminando suas principais deficiências. Os
pesquisadores criaram o que eles chamam de “bateria de temperatura a sala, tudo líquido-metal”, que
combina o melhor das baterias de estado líquido e sólido.
Conceitos atuais da bateria
A maioria das baterias é composta de eletrodos de estado sólido, como baterias de íons de lítio usadas
em telefones celulares ou laptops, ou eletrodos de estado líquido. As baterias de metal líquido são
consideradas potenciais sistemas eletroquímicos para armazenamento de energia estacionária devido
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ao seu desempenho de ciclismo estável e auto-descarga insignificante. No entanto, as atuais baterias de
lítio-metal precisam operar a temperaturas acima de 240oC para manter os eletrodos metálicos em
estados fundidos / líquidos.
Hoje, metais alcalinos como lítio, sódio ou potássio são considerados como o material de eletrodo mais
promissor para alcançar alta densidade de energia. No entanto, a implantação de metais alcalinos é
comprometida por grandes mudanças de volume, crescimento de cristais sérios e prejudiciais e
decomposição de eletrólitos.
A introdução de metais líquidos oferece uma abordagem promissora para eliminar os problemas com
metais álcalis, no entanto, suas altas temperaturas operacionais representam problemas óbvios.
Metais líquidos à temperatura ambiente
No estudo atual, uma equipe liderada pela Universidade do Texas em Austin Professor Guihua Yu
desenvolveu uma bateria de metal líquido de temperatura ambiente empregando um ânodo de liga de
sódio-potássio e cátodo de liga à base de gálio. Em comparação com os eletrodos de metal líquido à
base de chumbo e mercúrio geralmente usados para compensar o problema de alta temperatura das
baterias de metal líquido, essas ligas são não tóxicas e ambientalmente benignas.
Os eletrodos metálicos na bateria da equipe permaneceram liquefeitos a 20oC, a temperatura de
operação mais baixa já registrada para uma bateria de metal líquido, de acordo com os pesquisadores.
As investigações demonstraram que essas baterias de metal líquido oferecem desempenho estável de
ciclismo e auto-descarga insignificante. A bateria à temperatura ambiente promete mais energia do que
as baterias de íons de lítio de hoje e pode carregar e fornecer energia várias vezes mais rápido,
disseram os pesquisadores.
Promização das perspectivas futuras
“Esta bateria pode fornecer todos os benefícios do estado sólido e líquido, incluindo mais energia, maior
estabilidade e flexibilidade, sem as respectivas desvantagens, ao mesmo tempo em que economiza
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energia”, disse o principal autor do artigo. Yu Ding (emo mesmo).
Devido aos componentes líquidos, a nova bateria pode ser ampliada para cima ou para baixo facilmente,
dependendo da energia necessária. Essa flexibilidade permite que essas baterias potencialmente
alimentem tudo, desde smartphones e relógios até grandes aplicativos de rede.
Os pesquisadores estão trabalhando neste projeto há mais de três anos, mas o trabalho ainda não está
concluído. Encontrar uma alternativa ao caro gálio que pode proporcionar o mesmo desempenho
continua sendo um desafio fundamental. Além disso, os pesquisadores apontam que pode ser possível
produzir uma bateria com pontos de fusão ainda mais baixos usando materiais que não haviam
considerado até agora.
Referência: Y. Ding, et al., “Tempatura de Baterias de Metálo Tudo Líquido Baseado em Ligas Fusíveis
com Química Interfacial Regulada e Iscas. Materiais avançados (2020). DOI: 10.1002/adma.202002577
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202002577