p Uma equipe internacional de cientistas da NUST MISIS, A Academia Russa de Ciências e o Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf descobriram que, em vez de lítio (Li), sódio (Na) "empilhado" de uma forma especial pode ser usado para a produção de baterias. As baterias de sódio seriam significativamente mais baratas e equivalentes ou até mais espaçosas do que as baterias de lítio existentes. Os resultados do estudo são publicados na revista. Nano Energia . p É difícil exagerar o papel das baterias de íon de lítio na vida moderna. Essas baterias são usadas em todos os lugares:em telefones celulares, laptops, máquinas fotográficas, bem como em vários tipos de veículos e naves espaciais. As baterias de íon-lítio entraram no mercado em 1991, e em 2019, seus inventores receberam o Prêmio Nobel de Química por sua contribuição revolucionária para o desenvolvimento da tecnologia. Ao mesmo tempo, o lítio é um metal alcalino caro, e suas reservas são limitadas globalmente. Atualmente, não há alternativa remotamente eficaz para baterias de íon de lítio. Devido ao fato de que o lítio é um dos elementos químicos mais leves, é muito difícil substituí-lo para criar baterias grandes.

p A equipe de cientistas do NUST MISIS, Academia Russa de Ciências e Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, liderado pelo professor Arkadiy Krashennikov, propõe uma alternativa. Eles descobriram que se os átomos dentro da amostra estão "empilhados" de uma certa maneira, então, os metais alcalinos, exceto o lítio, também demonstram alta intensidade de energia. O substituto mais promissor para o lítio é o sódio (Na), uma vez que um arranjo de duas camadas de átomos de sódio em sanduíche de bigrafen demonstra capacidade anódica comparável à capacidade de um ânodo de grafite convencional em baterias de íon-lítio - cerca de 335 mA * h / g contra 372 mA * h / g para lítio. Contudo, o sódio é muito mais comum do que o lítio, e, portanto, mais barato e mais facilmente obtido.

p Uma maneira especial de empilhar átomos é colocá-los um sobre o outro. Esta estrutura é criada pela transferência de átomos de um pedaço de metal para o espaço entre duas folhas de grafeno sob alta tensão, que simula o processo de carregamento de uma bateria. No fim, parece um sanduíche que consiste em uma camada de carbono, duas camadas de metal alcalino, e outra camada de carbono.

p Ilya Chepkasov, pesquisador do Laboratório de Nanomateriais Inorgânicos do NUST MISIS, diz, "Por muito tempo, acreditava-se que os átomos de lítio nas baterias só podem estar localizados em uma camada, caso contrário, o sistema ficará instável. Apesar disso, experiências recentes de nossos colegas alemães mostraram que, com uma seleção cuidadosa de métodos, é possível criar estruturas de lítio estáveis ​​em multicamadas entre as camadas de grafeno. Isso abre amplas perspectivas de aumento da capacidade dessas estruturas. Portanto, estávamos interessados ​​em estudar a possibilidade de formar estruturas multicamadas com outros metais alcalinos, incluindo sódio, usando simulação de computador. "

p Zakhar Popov, pesquisador sênior do Laboratório NUST MISIS de Nanomateriais Inorgânicos e RAS, diz, "Nossa simulação mostra que os átomos de lítio se ligam muito mais fortemente ao grafeno, mas aumentar o número de camadas de lítio leva a menos estabilidade. A tendência oposta é observada no caso do sódio - conforme o número de camadas de sódio aumenta, a estabilidade de tais estruturas aumenta, portanto, esperamos que tais materiais sejam obtidos no experimento. "

p A próxima etapa da equipe de pesquisa é criar uma amostra experimental e estudá-la em laboratório. Isso será tratado no Instituto Max Planck para Pesquisa de Estado Sólido, Stuttgart, Alemanha. Se for bem sucedido, isso poderia levar a uma nova geração de baterias de Na que serão significativamente mais baratas e equivalentes ou até mais espaçosas do que as baterias de íon de lítio.