p Os óxidos em camadas podem formar a base de materiais de alto desempenho para eletrodos de bateria. Uma equipe da KAUST desenvolveu uma técnica simples e barata que cria esse elemento crucial para células recarregáveis ​​de íon zinco. p As baterias de íon-lítio alimentam a maioria de nossos dispositivos eletrônicos do dia-a-dia, como telefones celulares e laptops. Mas há uma necessidade crescente de armazenar energia em escalas muito maiores, como reter a eletricidade gerada por células solares para uso à noite. Escalar a tecnologia da bateria de íon-lítio até uma aplicação de nível industrial é caro e apresenta sérios problemas de segurança, incluindo toxicidade e inflamabilidade dos eletrólitos.

p O time, liderado por Husam Alshareef, está, em vez disso, desenvolvendo baterias de íon de zinco que usam um eletrólito à base de água, que tem a vantagem de ser estável ao ar, seguro, ambientalmente amigável e barato. "Baterias aquosas à base de íons de zinco podem oferecer uma forma mais segura, solução econômica para baterias de íon de lítio para armazenamento em rede, "diz Alshareef." Além disso, eles usam materiais mais ecológicos do que baterias de chumbo-ácido. "

p As baterias de íon de lítio e íon de zinco funcionam armazenando eletricamente os íons em um eletrodo. Durante o carregamento, íons fluem através de um eletrólito de um eletrodo para outro, onde são capturados por um processo conhecido como intercalação. Isso significa que os materiais do eletrodo são essenciais para otimizar o desempenho da bateria.

p Uma família de materiais que tem se mostrado muito promissora nas pesquisas recentes sobre baterias de íons de zinco são os compostos à base de vanádio. Esses materiais têm uma estrutura de cristal atômico em camadas muito aberta, com muitos espaços para capturar e armazenar íons de zinco.

p A equipe desenvolveu agora uma abordagem de microondas para sintetizar rapidamente catodos de pirovanadato de zinco ultralongos (Zn3V2O7 (OH) 2 · 2H2O). Eles misturaram Zn (NO3) 2 · 2H2O com pó de NH4VO3 comercial, cada um dissolvido em água desionizada, e radiação de microondas aplicada para induzir uma reação. O material resultante foi então seco antes de ser usado em uma bateria.

p Esta bateria de íon de zinco, eles mostram, pode atingir uma densidade de energia de até 214 watts-hora por quilograma, que é muito maior do que as baterias de íon de zinco aquosas relatadas anteriormente e baterias de chumbo-ácido comerciais, com estabilidade aprimorada.

p A equipe acredita que sua técnica de microondas também pode ser útil para a criação de outros compostos de pirovanadato de metal, explica Chuan Xia, Ph.D. aluno e autor principal do estudo. "Já fizemos compostos nos quais o zinco é substituído por outros cátions que criam poliedros de óxido metálico maiores que são capazes de intercalar quantidades ainda maiores de íons zinco, "diz Xia.