nova bateria baseada em sabão é muito mais eficiente... e limpa
Quando lavamos as mãos com sabão, estruturas chamadas micelas se formam, capturando e eliminando gordura, sujeira e germes. O sabão atua como uma ponte entre a água e as impurezas, envolvendo-as nessas micelas. De forma surpreendente, uma dinâmica semelhante foi observada nos eletrólitos de alta concentração localizada, essenciais para o desenvolvimento de baterias de lítio-metálicas mais resilientes.
O Professor Yue Qi, da Escola de Engenharia de Brown, explica que o objetivo é aumentar a densidade energética das baterias, ou seja, a quantidade de energia armazenada por ciclo e a longevidade da bateria. O desafio consiste em substituir os materiais das baterias convencionais por alternativas mais eficazes, possibilitando, por exemplo, o funcionamento de um telefone por uma semana ou uma autonomia de 800 km em um veículo elétrico.
Os eletrólitos de alta concentração localizada, projetados pelos cientistas do Laboratório Nacional de Idaho e do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico, apresentam uma solução para esse desafio. Eles são criados misturando altas concentrações de sal em um solvente com um diluente, aprimorando a fluidez do eletrólito e, consequentemente, a potência da bateria.
Até o momento, os testes em laboratório deste eletrólito mostraram resultados promissores, porém seu entendimento completo ainda era nebuloso. Este novo estudo fornece uma teoria unificada que explica por que esse eletrólito é mais eficiente. Os pesquisadores, incluindo Bin Li, cientista sênior do Laboratório Nacional de Oak Ridge, descobriram que estruturas semelhantes às micelas se formam nesse eletrólito, desempenhando um papel análogo ao do sabão, onde o solvente liga o diluente e o sal, cercando o sal de alta concentração no núcleo da micela.
Essa compreensão permite determinar as proporções e concentrações ideais para reações ideais em baterias. Isso ajuda a resolver um dos principais problemas na engenharia deste eletrólito, que é encontrar o equilíbrio apropriado entre os três componentes. Este trabalho fornece diretrizes para fabricar eletrólitos de alta concentração localizada não somente funcionais, mas também mais eficientes.
Pesquisadores do Idaho National Laboratory puseram esta teoria em prática, confirmando até o momento sua validade e utilidade para prolongar a vida das baterias de lítio metálico. Eles estão entusiasmados para descobrir as concepções de eletrólitos de alta concentração localizada que emergirão de seu trabalho, embora ainda haja significativos avanços a serem realizados para superar o gargalo do design dos eletrólitos para baterias de alta densidade.
Qi sublinha que o conceito de micela, embora novo no campo dos eletrólitos, é na verdade bastante comum no nosso dia a dia. Agora, eles dispõem de uma teoria e de diretrizes para obter as interações desejadas entre o sal, o solvente e o diluente no eletrólito, bem como as concentrações necessárias e o método de mistura.