Ciência e tecnologia

Eles criaram uma bateria que recarrega dez vezes mais rápido do que as baterias de íon de lítio

Na Universidade Estadual de SãoPetersburgo, a bateria foi criada, que é cobrada 10 vezes mais rápido que o lítio, não queima e não perde a capacidade no frio

É difícil imaginar nossa vida cotidiana sem baterias de íon de lítio. Eles dominam o mercado de baterias pequenas para dispositivos eletrônicos portáteis e também são comumente usados ​​em veículos elétricos. Ao mesmo tempo, as baterias de íon-lítio apresentam uma série de problemas sérios, incluindo um possível risco de incêndio e uma queda significativa no desempenho em baixas temperaturas, bem como um impacto ambiental considerável devido ao descarte de baterias usadas.

Os químicos têm explorado algumas classes de polímeros de nitroxila na busca por materiais para armazenamento de energia eletroquímica. Esses polímeros são caracterizados por sua alta densidade de energia e alta velocidade de carregamento e descarregamento. Um dos desafios para a aplicação dessa tecnologia é a condutividade elétrica insuficiente. Isso torna muito difícil coletar carga, mesmo com aditivos altamente condutores.

Procurando soluções para superar esse problema, a equipe de Oleg Levin, professor do Departamento de Eletroquímica da Universidade Estadual de São Petersburgo, na Rússia, sintetizou um polímero com base no complexo de Ni-Salen. As moléculas desse metalopolímero atuam como um fio molecular. A arquitetura molecular do material permite que ele atinja um desempenho de alta capacitância em uma ampla faixa de temperatura.

Uma bateria feita com o novo polímero carrega cerca de dez vezes mais rápido do que uma bateria de íon de lítio tradicional. Isso já foi demonstrado por uma série de experimentos. No entanto, neste estágio, ele ainda está atrasado em termos de capacidade: 30-40% menos do que nas baterias de íon de lítio. “No momento, estamos trabalhando para melhorar esse aspecto enquanto mantemos a velocidade de upload-download”, diz Levin.

O cátodo (eletrodo positivo) da nova bateria já foi fabricado. “Agora precisamos do eletrodo negativo, o ânodo”, explica Levin. “Na verdade, você não precisa criá-lo do zero, você pode escolher entre os existentes. Juntos, eles formarão um sistema que, em algumas áreas, poderá em breve substituir as baterias de íon de lítio”.

A nova bateria é capaz de operar em baixa temperatura e será uma excelente escolha quando a recarga rápida for crucial. Seu uso é seguro: não há nada que possa representar um risco de combustão, ao contrário das baterias à base de cobalto que são muito utilizadas atualmente. Também contém uma quantidade significativamente menor de metais capazes de causar danos ao meio ambiente. Além disso, o níquel presente no polímero constitui uma quantidade muito menor do que o presente nas baterias de íon de lítio.

Os químicos SPBSU precisavam de cerca de três anos de pesquisa para criar um novo tipo de bateria, o que poderia potencialmente prender as baterias onipresentes de lítio. A nova bateria não queima, contém uma quantidade mínima de material prejudicial à ecologia e cobra dez vezes mais rápido que as baterias modernas de lítio. Os cientistas estão se preparando para obter uma patente de desenvolvimento e trabalhar em um aumento na densidade de energia.

A base da novidade é o polímero contendo nitroxilo redox-ativo único. A síntese de uma nova substância tornou-se o mais difícil no projeto, mas ele conseguiu. A barreira principal no caminho para um novo tipo de baterias foi a condutividade elétrica insuficiente de tais polímeros.

Professor Oleg Levin  – Departamento de Eletroquímica SPBBSU – Rússia

A nova substância dos químicos foi colocada em moléculas de níquel (Nisalen). As moléculas desse ato de polímero como o molecular, que é anexada por fragmentos de nitroxila intensivos em energia, explicou professor do Departamento de Eletroquímica SPBBSU Oleg Levin. “Tal arquitetura molecular do material permite que você atinja características simultaneamente altas, capacitivas e de baixa temperatura”.

A bateria criada no laboratório pode ser cobrada em questão de segundos, que é cerca de dez vezes mais rápido que o lítio e o que foi conrmado experimentalmente. Mas no estágio atual, o desenvolvimento tem um atraso por trás das baterias de lítio por capacidade , por cerca de 30 a 40%. Na próxima etapa do desenvolvimento, os cientistas assumiram a questão de aumentar este parâmetro importante com a condição de preservar a alta taxa de descarga.

Fonte: noticiasdelaciencia.com

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *