Nova tecnologia promete substituir baterias de lítio por sódio

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A partir de sucessivas dobras e enrolamento de placas finas de sódio com uma camada de pó de antimônio e telúrio, cientistas são capazes de criar um material que recebe o nome técnico de NST-Na. A novidade é que ele pode atuar como uma bateria, com 100% de capacidade de recarga. A esperança é que a nova tecnologia possa substituir antigos modelos feitos com lítio.

A nova bateria (esquerda) supera problema de antigas tecnologias a base de sódio (direita), como a formação de dendritos (Fonte: Yixian Wang/University of Texas at Austin)A nova bateria (esquerda) supera problema de antigas tecnologias a base de sódio (direita), como a formação de dendritos (Fonte: Yixian Wang/University of Texas at Austin)Fonte:  Yixian Wang/University of Texas at Austin 

Os cientistas vêm trabalhando na última década em baterias que substituam o uso de lítio e cobalto, elementos que começam a apresentar escassez, por materiais mais baratos e ambientalmente mais amigáveis. Na tabela periódica, o sódio se destaca como um forte candidato.

A demanda por tecnologias de armazenamento de energia está aumentando em todo o planeta. Ao mesmo tempo, a mineração do lítio sofre críticas porque promove grande exploração do solo e de água e gera emissões de gás carbônico, um dos responsáveis pelo efeito estufa.

Outro elemento usado nas baterias tradicionais, o cobalto, também está envolvido com atividades que geram danos ambientais. Além disso, as principais fontes desses elementos no mundo estão na República Democrática do Congo, onde a mineração causa graves prejuízos sociais e para a saúde humana.

Em comparação, a mineração do sódio é mais barata e menos danosa ao meio ambiente. Além disso, o elemento é abundante no planeta.

Novo material promete baterias mais eficientes

Mas até agora as baterias feitas a partir desse elemento apresentavam um grande desafio: com o uso, elas têm a tendência de formar filamentos pontiagudos chamados dendritos, que podem causar curtos-circuito, incêndios e explosões.

Em um novo estudo, publicado na revista Advanced Materials, cientistas conseguiram driblar esse problema empregando o NST-Na. Quando uma bateria está sendo usada, íons (lítio ou sódio) se movem na direção do ânodo para o cátodo. Ao recarregá-la, se movem na direção oposta.

Os pesquisadores descobriram que os átomos de sódio têm a tendência de se ligarem com mais força entre si, e não ao ânodo.  Esse é o fenômeno que, eventualmente, leva à formação dos dendritos.

Com o NST-Na, feito a partir do processo de dobra e enrolamento sucessivo da placa de sódio, os átomos do elemento ficam mais bem distribuídos no material. Dessa forma, ele se torna menos suscetível à formação dos dendritos.

A bateria também é mais estável que modelos anteriores, possui maior capacidade de armazenar energia e permite o carregamento mais rápido, inclusive em comparação com as convencionais.

A descoberta representa um grande avanço no desenvolvimento dessas baterias, tornando o fim do uso de baterias de lítio cada vez mais próximo dos dias atuais.

ARTIGO Advanced Materials: doi.org/10.1002/adma.202106005