Oportunidades e desafios do PIB. (A) Comparação de LIB, SIB, e PIB em termos de densidade de energia. (B) Abundância de lítio, sódio, e potássio metálico na crosta terrestre (% em peso). (C) Raio de Stokes de Li +, Na +, e K + no PC. (D) Número de publicações em PIBs de acordo com o Google Scholar (a partir de janeiro de 2019). (E) Resumo dos desafios e suas relações para o PIB. Crédito: Avanços da Ciência (2019). DOI:10.1126 / sciadv.aav7412
Um trio de pesquisadores da Universidade de Wollongong, na Austrália, publicou um esboço do estado atual da tecnologia das baterias de íons de potássio. Em seu artigo de revisão publicado na revista Avanços da Ciência , Wenchao Zhang, Yajie Liu, e Zaiping Guo destacam os obstáculos atuais que estão impedindo o uso generalizado da tecnologia de bateria e possíveis soluções alternativas para eles.
As baterias de íon-lítio provaram ser muito úteis, principalmente nos últimos tempos, pois são usados para alimentar uma ampla gama de dispositivos - de smartphones a carros elétricos. Mas o lítio é bastante raro, o que significa que os custos vão subir à medida que os suprimentos ficarem apertados. Por essa razão, os cientistas têm procurado uma alternativa. Uma alternativa que tem recebido muita atenção ultimamente é o íon potássio - é abundante e barato. Mas também tem cinco obstáculos principais, observam os pesquisadores.
O primeiro obstáculo é a baixa difusão, o que significa que os íons de potássio se movem lentamente através de um eletrodo sólido. Os pesquisadores sugerem que avanços em nanomateriais e nanoestruturas podem levar a maneiras de resolver esse problema.
O segundo obstáculo tem a ver com as mudanças no volume que o potássio sofre ao primeiro aceitar uma carga e depois à medida que a libera. Ciclos repetidos levam à quebra do material, o que resulta no desenvolvimento de áreas mortas e, finalmente, falha da bateria. As possíveis soluções alternativas incluem o uso de grupos de nanopartículas.
O terceiro problema envolve as reações colaterais que podem levar à degradação. Os pesquisadores esperam que em breve sejam encontrados aditivos para evitá-los.
O quarto problema é o crescimento de dendritos que podem levar a curtos-circuitos. Novamente, os pesquisadores sugerem que a introdução dos solventes certos deve ser capaz de evitar que eles ocorram.
E finalmente, o quinto problema é a fraca dissipação de calor, o que pode resultar em baterias muito quentes ou até mesmo em fuga térmica. Os pesquisadores sugerem que o estudo dos materiais do eletrodo, a configuração da célula e os eletrólitos devem, em algum momento, levar a uma maneira de resolver o problema.
Os pesquisadores concluem sugerindo que os problemas inerentes ao uso de potássio em baterias não parecem ser intransponíveis, mas reconheça que pode levar até 20 anos para descobri-los todos.
© 2019 Science X Network
