Um novo desenvolvimento realizado por pesquisadores do Instituto Australiano de Bioengenharia e Nanotecnologia (AIBN) da Universidade de Queensland poderia ajudar a desenvolver sistemas de armazenamento de energia de bateria em escala de rede mais seguros e sustentáveis.
A solução deles é um novo eletrólito sólido feito de um copolímero em bloco fluorado chamado P (Na3-EO7) -PFPE, um material semelhante ao plástico que não é inflamável e inibe o crescimento de dendritos, resolvendo dois grandes problemas de projeto, de acordo com a Interesting Engineering.
As baterias de sódio metálico (SMBs) oferecem uma solução mais sustentável do que os modelos de iões de lítio para armazenamento de energia à escala da rede devido ao seu baixo custo e à ampla disponibilidade de sódio, mas as questões de segurança e desempenho continuam a ser uma barreira para aplicações no mundo real.
“A maioria das baterias usa um eletrólito líquido, mas esses líquidos são inflamáveis e podem superaquecer, causando incêndios como vimos em baterias de veículos elétricos e scooters elétricos”, disse o líder do grupo AIBN, Dr.
Muitos desses incêndios resultam do crescimento de dendritos que se formam dentro do eletrólito e perfuram as camadas internas, causando curtos-circuitos após repetidos ciclos de carga, comprometendo a segurança e a confiabilidade.
A tecnologia das baterias de iões de lítio liderou a transição energética, especialmente para veículos eléctricos e armazenamento em rede, que a investigação sugere que atingirá um tamanho de mercado de 129,3 mil milhões de dólares até 2027.
No entanto, a mineração de lítio pode ser ambientalmente destrutiva e cara, utilizando o abastecimento de água local e contribuindo para a degradação da terra, criando uma oportunidade para métodos e materiais alternativos.
As pequenas e médias empresas oferecem uma opção mais durável, mas os pesquisadores têm lutado para igualar o desempenho das baterias de íons de lítio em temperatura ambiente.
Agora, com seu material eletrolítico de estado sólido dentro de um SMB, os pesquisadores afirmam ter alcançado mais de 5.000 horas de operação a 176 graus Fahrenheit, mantendo mais de 91% de sua capacidade após 1.000 ciclos de carregamento, de acordo com o relatório.
“Esse desempenho a longo prazo é essencial para o armazenamento de energia no nível da rede”, disse o Dr.
Os sistemas de armazenamento de baterias são fundamentais para aproveitar a energia sustentável gerada através de fontes intermitentes, como a energia solar e a eólica. A sua utilização combinada pode ajudar a reduzir os custos de energia para os consumidores, ao mesmo tempo que reduz a dependência de combustíveis sujos.
O estudante de doutorado da AIBN, Zhou Chen, que ajudou a desenvolver o novo material com o Dr. Zhang, usou modelagem computacional e experiência prática em engenharia com o fabricante de baterias BYD para ajudar a alcançar esses resultados promissores, de acordo com um relatório da AIBN.
“Nosso próximo desafio é otimizar seu desempenho em temperatura ambiente, o que é um passo importante para torná-lo comercialmente viável”, disse o Dr.
Esforços semelhantes estão obtendo sucesso com baterias de estado sólido à base de sódio. Pesquisadores da Universidade de Maryland afirmam que o testaram com sucesso em temperatura ambiente com resultados positivos.
Na Universidade de Chicago, os cientistas cristalizaram hidrideborato de sódio para seu eletrólito sólido, com resultados de testes confiáveis desde a temperatura ambiente até abaixo de zero.
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