Elimine o hidrogênio para melhorar o desempenho da bateria, dizem os cientistas

Cientistas da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, que estão trabalhando com baterias de íons de sódio, descobriram que a presença não intencional de hidrogênio é responsável por muitas das deficiências da tecnologia em termos de degradação e perda de desempenho. Manter o hidrogênio fora dos materiais durante a produção pode permitir que as baterias de íons de sódio atinjam níveis de desempenho que competem com as contrapartes de íons de lítio.

Fábrica de baterias na China. Tomar medidas para evitar a adição de hidrogênio aos materiais das baterias durante a produção pode melhorar seu desempenho a longo prazo, de acordo com cálculos baseados na tecnologia de íons de sódio. Imagem: RCT Power

Como a fabricação de baterias de íons de lítio continua a crescer exponencialmente, os problemas potenciais com o fornecimento dos materiais necessários para as baterias, incluindo o próprio lítio, tornam-se mais proeminentes. E, embora a reciclagem provavelmente diminua o impacto, as baterias feitas de materiais mais abundantes poderiam ser mais baratas e mais ecológicas.

Substituir o lítio por sódio é uma opção favorecida por muitos na comunidade de pesquisa. E enquanto tentativas tentativas de comercializar esta tecnologia estão em andamento, as baterias de sódio tendem a degradar e perdem sua capacidade ainda mais rapidamente que as tecnologias de lítio. Como a degradação e a perda de desempenho já são um problema na tecnologia de lítio-íon, mudar para uma química que se degrada ainda mais rapidamente pode se tornar uma venda difícil.

Em um novo artigo publicado na revista Chemistry of Materials, cientistas da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara (UCSB) calculam que grande parte da degradação do óxido de manganês sódico, um material comum do cátodo, é causada pela presença de hidrogênio nos materiais. . Eles também teorizam que mecanismos semelhantes poderiam afetar negativamente o desempenho das baterias de íons de lítio, embora mais pesquisas sejam necessárias para provar isso.

Como o elemento mais abundante no universo conhecido, o hidrogênio pode entrar nos materiais em muitos estágios de fabricação, e seus efeitos em vários materiais usados ​​em fontes renováveis ​​são uma importante área de pesquisa. Os cálculos da UCSB mostram que a presença de hidrogênio na camada de óxido de manganês reduz a quantidade de energia necessária para que os átomos de manganês se soltem e se dissolvam.

“Como os átomos de hidrogênio são tão pequenos e reativos, o hidrogênio é um contaminante comum nos materiais. explicou Chris Van de Walle, um cientista de materiais computacionais da UC Santa Barbara. "Agora que seu impacto negativo foi sinalizado, medidas podem ser tomadas durante a fabricação e o encapsulamento das baterias para suprimir a incorporação de hidrogênio, o que deve levar a um melhor desempenho".

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