As baterias de íon de sódio estão prontas para substituir as baterias de íon de lítio para armazenamento de energia elétrica em grande escala. Eles oferecem várias vantagens em relação às baterias de íon de lítio, particularmente devido à grande abundância de sódio.

Contudo, é difícil desenvolver cátodos de sódio, materiais através dos quais os elétrons podem entrar na bateria. Muitos materiais candidatos são instáveis ​​ou não podem suportar altas tensões.

Para encontrar uma solução, pesquisadores da Universidade Sungkyunkwan, a Universidade do Texas em Austin, e o Laboratório Nacional de Brookhaven voltou-se para a natureza. Eles descrevem seu cátodo de sódio inspirado em osso de mamífero no jornal Avaliações de Física Aplicada .

“Acreditamos que a natureza oferece uma solução muito promissora para resolver problemas técnicos, "disse Ho Seok Park, um dos autores. "De acordo, tentamos encontrar a arquitetura ideal que pode resolver essas limitações cinéticas e de estabilidade. "

As estruturas ósseas dos mamíferos consistem em um poroso interno, osso esponjoso que permite o armazenamento e transporte da medula óssea, rodeado por um duro, osso compactado, que oferece integridade mecânica e estrutural sob forte estresse.

Seguindo esta arquitetura de design, o grupo criou um sistema poroso de estruturas Na3V2 (PO4) 3, também conhecido como NVP, rodeado por uma densa camada de óxido de grafeno reduzido (rGO). NVP é um material de cátodo de sódio que transporta íons de sódio rapidamente, mas é estruturalmente instável.

A configuração semelhante a um osso ajuda a melhorar a integridade estrutural do sistema, reduzindo danos permanentes causados ​​por estresse eletroquímico e mecânico. Enquanto isso, a combinação de NVP e rGO cria um ambiente mais favorável para íons de sódio, aumentando a estabilidade do sistema. A bateria pode carregar a taxas ultra-altas e manter mais de 90% de sua capacidade após 10, 000 ciclos de descarga e recarga, dependendo da taxa de cobrança.

Apesar desses avanços técnicos promissores, os pesquisadores observam que o trabalho é atualmente apenas uma prova de conceito que demonstra a viabilidade de um cátodo de sódio inspirado em osso de mamífero. Trabalho adicional precisa ser feito para realizar as utilizações tecnológicas do sistema.

"Uma síntese em grande escala de NVP inspirada no osso com alta qualidade, a otimização da composição e estrutura de NVP inspirada no osso, e a fabricação e teste de eletrodos com grande área e alta carga são considerados necessários para aplicações mais práticas, "Park disse.