Bateria ar-lítio agora pode respirar diretamente do ar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/07/2020

Os nanoporos do material isolam as reações, impedindo a empelotamento do catalisador.
[Imagem: Won Ho Choi et al. - 10.1002/advs.202000283]

Baterias ar-lítio

Pesquisadores criaram um novo material para compor um dispositivo de armazenamento de energia - uma bateria - que é carregado diretamente com oxigênio do ar.

E o material é perfeito para uso com as emergentes baterias de ar-lítio - a rigor, baterias de oxigênio-lítio, só que a bateria capta o oxigênio diretamente da atmosfera.

As baterias de oxigênio e lítio apresentam, em teoria, uma densidade de energia 10 vezes mais alta do que as atuais baterias de íons de lítio, mas ainda não permitem uma quantidade prática de ciclos de uso e recarregamento.

Uma das técnicas que vem sendo pesquisadas para superar essa deficiência consiste em reduzir o excesso de potencial dos eletrocatalisadores nos eletrodos. Quando o tamanho de um material eletrocatalisador é reduzido ao nível atômico, o aumento da energia superficial leva a um aumento da atividade, mas também acelera significativamente a aglomeração do material, fazendo a bateria pifar.

Isolando os catalisadores

Won Choi e colegas do Instituto Kaist, na Coreia do Sul, foram procurar uma solução para esse problema em materiais esponjosos com poros microscópicos, conhecidos como estruturas metal-orgânicas (MOF: metal-organic framework).

Os poros do material são tão pequenos que permitem controlar as reações químicas em nível molecular, com os catalisadores mantendo-se estáveis porque os nanoporos impedem que eles se aglomerem.

O excesso de potencial do catalisador de cobalto foi reduzido em 63,9%, o que significou um aumento de 10 vezes na ciclagem da bateria - ciclos repetidos de carga e descarga.

E a técnica tem outros usos, como conta o professor Jeung Kang, coordenador da equipe: "A geração e estabilização simultânea dos eletrocatalisadores em nível atômico nos MOFs pode diversificar os materiais de acordo com inúmeras combinações de ligantes metálicos e orgânicos. Isso pode expandir não apenas o desenvolvimento dos eletrocatalisadores, mas também de vários campos de pesquisa, como fotocatalisadores, medicina, meio ambiente e petroquímicos."

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