Pesquisadores da Universidade de Houston e do Toyota Research Institute of America descobriram uma nova versão promissora de baterias de magnésio de alta energia, com aplicações potenciais que variam de veículos elétricos a armazenamento de bateria para sistemas de energia renovável.

A bateria, relatado em 21 de dezembro em Joule , é o primeiro relatado a operar com eletrólitos limitados ao usar um eletrodo orgânico, uma mudança que os pesquisadores disseram que permite armazenar e descarregar muito mais energia do que as baterias de magnésio anteriores. Eles usaram um eletrólito sem cloreto, outra mudança do eletrólito tradicional usado pelas baterias de magnésio, que permitiu a descoberta.

Yan Yao, professor associado de engenharia elétrica e da computação na UH, disseram que os pesquisadores foram capazes de confirmar que o cloreto no eletrólito comumente usado contribui para o desempenho lento. "O problema que estávamos tentando resolver é o impacto do cloreto, "ele disse." É universalmente usado. "

Yao, que também é investigador principal do Texas Center for Superconductivity at UH, e sua equipe usou o eletrólito livre de cloreto para testar cátodos de polímero de quinona orgânica com um ânodo de metal de magnésio, relatando que entregaram até 243 horas watt por quilograma, com potência medida em até 3,4 quilowatts por quilograma. A bateria permaneceu estável até 2, 500 ciclos.

Os cientistas passaram décadas procurando uma bateria de magnésio de alta energia, na esperança de aproveitar as vantagens naturais que o magnésio tem sobre o lítio, o elemento usado em baterias de íon de lítio padrão. O magnésio é muito mais comum e, portanto, menos caro, e não está sujeito a violações em sua estrutura interna - conhecidas como dendritos - que podem fazer com que as baterias de lítio explodam e se incendiem.

Mas as baterias de magnésio não serão comercialmente competitivas até que possam armazenar e descarregar grandes quantidades de energia. Yao disse que os materiais catódicos e eletrolíticos anteriores têm sido um obstáculo.

O cátodo é o eletrodo do qual a corrente flui em uma bateria, enquanto os eletrólitos são o meio pelo qual a carga iônica flui entre o cátodo e o ânodo.

Outros pesquisadores do projeto incluem os primeiros autores Hui Dong, um estudante de doutorado na UH, e Yanliang Leonard Liang, professor assistente de pesquisa no UH; Oscar Tutusaus e Rana Mohtadi, ambos com o Toyota Research Institute da América do Norte; e os alunos de doutorado da UH, Ye Zhang e Fang Hao.

"Por meio (da) combinação ideal de cátodos de polímero de carbonila orgânico e eletrólitos que permitem o armazenamento de Mg, somos capazes de demonstrar alta energia específica, potência, e estabilidade de ciclo que raramente é vista em baterias de Mg, " eles escreveram.

Liang notou que até agora, o melhor cátodo para baterias de magnésio tem sido um sulfeto de molibdênio na fase Chevrel, desenvolvido há quase 20 anos. Não tem potência nem capacidade de armazenamento de energia para competir com as baterias de lítio, ele disse.

Mas relatórios recentes sugerem que materiais de cátodo orgânico podem fornecer alta capacidade de armazenamento em temperatura ambiente. "Estávamos curiosos por quê, "Liang disse.

Dong disse que ambos os cátodos de polímero orgânico testados fornecem voltagem mais alta do que o cátodo de fase Chevrel.

Yao disse que as pesquisas futuras se concentrarão em melhorar ainda mais a capacidade e a voltagem específicas das baterias para competir com as baterias de lítio.

"O magnésio é muito mais abundante, e é mais seguro, “As pessoas esperam que uma bateria de magnésio resolva os riscos das baterias de lítio”, disse ele.