Todos nós conhecemos as baterias recarregáveis ​​e eficientes de íon de lítio (Li-ion) instaladas em nossos smartphones, laptops e também em carros elétricos.

Infelizmente, o lítio é um recurso limitado, portanto, será um desafio satisfazer a crescente demanda mundial por baterias relativamente baratas. Portanto, pesquisadores agora estão procurando alternativas para a bateria de íons de lítio.

Uma alternativa promissora é substituir o lítio pelo sódio metálico - para fazer baterias de íon-Na. O sódio é encontrado em grandes quantidades na água do mar e pode ser facilmente extraído dela.

"A bateria de íon Na ainda está em desenvolvimento, e os pesquisadores estão trabalhando para aumentar sua vida útil, reduzindo o tempo de carregamento e fabricando baterias que podem fornecer muitos watts, "diz o líder de pesquisa Dorthe Bomholdt Ravnsbæk do Departamento de Física, Química e Farmácia na University of Southern Denmark.

Ela e sua equipe estão preocupadas em desenvolver novas e melhores baterias recarregáveis ​​que possam substituir as baterias de íon de lítio amplamente usadas de hoje.

Para que as baterias de íons de Na-ion se tornem uma alternativa, materiais de eletrodo melhores devem ser desenvolvidos - algo que ela e colegas da Universidade de Tecnologia e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, EUA, olharam em um novo estudo publicado na revista Materiais de energia aplicada ACS .

Mas antes de olhar para os detalhes deste estudo, vamos dar uma olhada em por que a bateria de íon de Na tem potencial para se tornar o próximo grande sucesso de bateria.

"Uma vantagem óbvia é que o sódio é um recurso facilmente disponível, que é encontrado em grandes quantidades na água do mar. Lítio, por outro lado, é um recurso limitado que é extraído apenas em alguns lugares do mundo, "explica Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

Outra vantagem é que as baterias de íon Na não precisam de cobalto, que ainda é necessário em baterias de íon-lítio. A maior parte do cobalto usado hoje para fazer baterias de íon-lítio, é extraído na República Democrática do Congo, onde rebelião, a mineração desorganizada e o trabalho infantil criam incerteza e escrúpulos morais em relação ao comércio de cobalto do país.

Também tem o lado positivo de que as baterias de íon-Na podem ser produzidas nas mesmas fábricas que fabricam as baterias de íon-lítio hoje.

Em seu novo estudo, Dorthe Bomholdt Ravnsbæk e seus colegas investigaram um novo material de eletrodo baseado em ferro, manganês e fósforo.

A nova reviravolta no material é a adição do elemento manganês, que não só dá à bateria uma tensão mais alta (volts), mas também aumenta a capacidade da bateria e é provável que forneça mais watts. Isso ocorre porque as transformações que ocorrem no nível atômico durante a descarga e carga são alteradas significativamente pela presença de manganês.

"Efeitos semelhantes foram observados em baterias de íon-lítio, mas é muito surpreendente que o efeito seja retido em uma bateria de íon Na, uma vez que a interação entre o eletrodo e os íons Na é muito diferente daquela dos íons Li, "diz Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

Ela não tentará prever quando poderemos encontrar baterias de íon de Na à base de água do mar em nossos telefones e carros elétricos, porque ainda existem alguns desafios a serem resolvidos. Um desafio é que pode ser difícil fazer pequenas baterias de íons de Na. Mas baterias grandes também têm valor - por exemplo, quando se trata de armazenar energia eólica ou solar.

Assim, em 2019, Essa bateria gigantesca de íon de 100 kWh foi inaugurada para ser testada por cientistas chineses no Yangtze River Delta Physics Research Center. A bateria gigante consiste em mais de 600 células de bateria de íon Na conectadas, e fornece energia para o prédio que abriga o centro. A corrente armazenada na bateria é a corrente excedente da rede principal.