Bateria de ons de clcio torna-se alternativa s baterias de ltio

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Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 03/08/2022

Bateria de

Esquema de construo do prottipo e micrografia do material desenvolvido pela equipe.
[Imagem: Aniruddha S. Lakhnot et al. – 10.1073/pnas.2205762119]

Bateria de clcio

H tempos se sabe que as baterias de ons de clcio poderiam substituir as baterias de ons de ltio com grandes vantagens.

Alm de o clcio ser muito mais abundante e mais barato do que o ltio, uma bateria de ons de clcio pode superar os 2.000 mAh/cm-3, contra menos de 800 mAh/cm-3 das baterias de ltio.

“O on de clcio bivalente e, portanto, uma insero de on fornecer dois eltrons por on durante a operao da bateria. Isso permite [criar] uma bateria de ons de clcio altamente eficiente, com massa e volume reduzidos,” detalhou o professor Nikhil Koratkar, do Instituto Politcnico Rensselaer, nos EUA.

O grande entrave para que isso se torne realidade que os ons de clcio so muito grandes, tornando difcil encontrar um material pelo qual eles possam navegar com facilidade, de modo a permitir o uso e o recarregamento da bateria.

A equipe do professor Koratkar acredita ter encontrado a soluo para este problema.

A soluo est em um material chamado xido de molibdnio-vandio (MoVO), que no apenas superporoso, mas tambm tem poros grandes o suficiente para que os ons de clcio naveguem sem ficar entalados.

Encanamento para ons

Os pesquisadores descobriram como sintetizar xidos de molibdnio-vandio que contm grandes canais, ou tneis, em forma hexagonal e heptagonal, que atravessam todo o material.

Esses tneis funcionam como “encanamentos” para o transporte reversvel e rpido dos ons, e os testes indicam que o MoVO fornece um dos melhores desempenhos j obtidos para o armazenamento de ons de clcio, com a vantagem de ser um material muito mais simples de ser sintetizado.

A equipe demonstrou isto em um prottipo de bateria aquosa de ons de clcio usando polimorfos ortorrmbicos e trigonais do xido de molibdnio e vandio como hospedeiro para os ons de clcio.

O rendimento ainda ficou abaixo das baterias comerciais de ltio, mas os 203 mAh/cm-3 obtidos por um primeiro prottipo so encorajadores para o prosseguimento das pesquisas.

“Este trabalho pode levar a uma nova classe de baterias de alto desempenho base de clcio, que usem materiais seguros e abundantes na Terra e, portanto, so acessveis e sustentveis. Essas baterias podem encontrar uso generalizado em eletrnicos portteis e de consumo, veculos eltricos, bem como no armazenamento de energia renovvel e de rede,” disse Koratkar.

Bibliografia:

Artigo: Reversible and rapid calcium intercalation into molybdenum vanadium oxides
Autores: Aniruddha S. Lakhnot, Kevin Bhimani, Varad Mahajani, Reena A. Panchal, Shyam Sharma, Nikhil Koratkar
Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: 119 (30) e2205762119
DOI: 10.1073/pnas.2205762119

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