Novo design de bateria promete alta densidade de energia e sustentabilidade

Pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Hong Kong desenvolveram novo design de baterias com proposta inovadora, sustentável e de alta densidade energética. Esse formato utiliza íon de magnésio de estado quase sólido de alto desempenho (Mg -ion).

Recentemente, as baterias de íons de magnésio têm surgido como possível alternativa diante das limitações das de íons de lítio. Contudo, criar baterias de íons de magnésio eficientes tem sido desafiador devido a obstáculos, como a necessidade de superar a estreita faixa eletroquímica em sistemas aquosos ou à base de água, bem como a baixa condutividade iônica em sistemas não aquosos.

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Nova bateria

• Os pesquisadores desenvolveram bateria de íons Mg de água e sal com tensão operacional acima de 2 V;
• Mesmo assim, ela ainda fica atrás de suas contrapartes não aquosas por conta do domínio do próton sobre o armazenamento de íons Mg no cátodo;
• Segundo o Tech Xplore, o projeto deu resultados com a introdução da bateria de íons de magnésio de estado quase sólido (QSMB), baseada em design inovador de bateria que usa eletrólito aprimorado com polímero para controlar a competição entre prótons e íons metálicos.

“Os íons de hidrogênio, ou prótons, são menores e mais leves em comparação com os íons metálicos. Devido ao seu tamanho, os prótons podem facilmente entrar na estrutura do cátodo da bateria”, disse Sarah Leong, Ph.D. e primeira autora do estudo. “No entanto, isso cria problema, porque prótons e íons de Mg competem por espaço, o que limita severamente quanta energia a bateria pode armazenar e quanto tempo ela pode durar.”

O QSMB conta com tensão de 2,4 V e densidade de energia de 264 W·h kg ^–1, superando baterias de íons de magnésio. Durante os testes, a bateria apresentou resultados surpreendentes: apenas 10% de sua capacidade foi perdida após 900 ciclos em temperaturas abaixo de zero (–22°C).

Nossa bateria de íons de magnésio de estado quase sólido combina o melhor dos dois mundos, oferecendo a alta tensão de sistemas não aquosos e a segurança e economia de sistemas aquosos. Representa grande passo em frente no desenvolvimento de baterias de íons de magnésio de alto desempenho.

Dennis YC Leung, líder da pesquisa