Estudo da USP mapeia em escala atômica o defeito que corrói baterias de sódio
Simulações do Centro de Inovação em Novas Energias mostram o que faz a camada protetora do ânodo rachar e formar dendritos, principais causas de falha e de risco.
- Baterias de sódio são alternativa ao lítio, mas perdem em densidade de energia.
- O defeito está na camada que reveste o ânodo: sendo de má qualidade, ela racha e forma dendritos.
- As simulações usaram 22 espécies químicas e foram feitas no Instituto de Química de São Carlos da USP.
Baterias de íons de sódio avançam como alternativa ao lítio porque a matéria-prima é mais abundante e está mais bem distribuída. O gargalo técnico ficou na formação de dendritos, estruturas em forma de agulha que encurtam a vida útil e criam risco de segurança no componente.
Pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) rastrearam o fenômeno passo a passo, na escala dos átomos, e indicam como controlá-lo. A equipe estudou a interface de eletrólito sólido (SEI), a película fina que se forma na superfície do ânodo quando componentes do eletrólito se decompõem.
Quando a camada é de boa qualidade, ela protege o eletrodo e deixa os íons passarem para que a bateria carregue e descarregue. Quando a qualidade é ruim, ela racha e cresce de forma irregular, abrindo caminho para os dendritos.
Como a película é ultrafina e muda o tempo todo, um estudo experimental não daria conta; por isso a pesquisa usou simulações. Os pesquisadores construíram, com base na física quântica, uma superfície de sódio metálico cheia de imperfeições e simularam a interação de 22 espécies químicas presentes em eletrólitos.
Para o coordenador do programa, Juarez Lopes, professor de química da USP de São Carlos, a ideia foi ver como moléculas individuais do eletrólito se fixam no ânodo. Tapasendra Adhikary, primeiro autor do artigo e pós-doutorando no instituto, explicou que as superfícies reais trazem aglomerados de átomos em relevo e pequenas cavidades.
Imagem: Jelson25 / Wikimedia Commons (CC BY 3.0)
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