p As baterias de íon de sódio têm potencial para substituir as baterias de íon de lítio usadas atualmente usando o recurso de sódio mais barato (menos de um trigésimo do custo do lítio) e mais abundante. Isso tem um potencial particular na Arábia Saudita, onde o sódio está prontamente disponível e facilmente extraído como um subproduto da dessalinização da água, uma fonte significativa de água potável no país. p No entanto, grafite normal, o material de ânodo dominante em baterias de íon-lítio, luta para armazenar ou intercalar íons de sódio porque os íons de sódio são maiores do que os íons de lítio. O carbono duro é um tipo de grafite desordenada que pode armazenar mais íons de sódio, aumentando assim a capacidade da bateria. O problema é que fazer carbono duro requer temperaturas de quase 1000 ° C.

p A equipe KAUST liderada por Husam Alshareef desenvolveu um processo usando um laser de bancada simples para fazer carbono duro tridimensional diretamente em coletores de cobre sem temperaturas excessivas ou etapas de revestimento adicionais.

p A equipe formou uma folha de polímero (poliimida contendo ureia) em cobre e, em seguida, expôs essa folha a uma forte luz laser. Ao introduzir gás nitrogênio durante o processo, a equipe poderia substituir alguns dos átomos de carbono por átomos de nitrogênio, atingindo um nível de nitrogênio extremamente alto (13 por cento atômico), que é inatingível por outras técnicas. Assim, o grafeno tridimensional era mais condutivo, teve espaçamento atômico expandido, e foi diretamente ligado aos coletores de corrente de cobre, eliminando a necessidade de etapas de processamento adicionais.

p "Queríamos encontrar uma maneira de fazer carbonos rígidos tridimensionais sem ter que aquecer excessivamente nossas amostras. Dessa forma, poderíamos formar o carbono rígido diretamente nos coletores de cobre, "disse Fan Zhang, um Ph.D. aluno do grupo de Alshareef.

p Os pesquisadores do KAUST fabricaram baterias de íon de sódio usando seu material anódico formado a laser. Seu dispositivo exibiu uma eficiência coulômbica que excede a maioria dos ânodos carbonáceos relatados, como carbono duro e mole, e uma capacidade de íon de sódio melhor do que a maioria dos ânodos de carbono anteriores em baterias de íon de sódio.

p "Gostei de aprender com todos os membros do grupo do Prof. Alshareef, especialmente Fan Zhang, quem foi meu mentor mais próximo, "disse Eman Alhajji, estagiário do KAUST Gifted Student Program (KGSP) e atual estudante de graduação na North Carolina State University, EUA. Eman se juntará ao grupo como um Ph.D. estudante no próximo outono.

p "Zhang e Alhajji deram um exemplo admirável de colaboração produtiva entre alunos de pós-graduação da KAUST e estagiários visitantes da KGSP. Seu trabalho abre uma nova direção na pesquisa de baterias, que pode ser estendido a outras tecnologias de armazenamento de energia, "disse Alshareef.