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Jun 15, 2023

As melhores e mais inovadoras ideias para novas baterias

Crédito: Roberto Sorin / Unsplash Ao se inscrever, você concorda com nossos Termos de Uso e Políticas. Você pode cancelar a assinatura a qualquer momento. Sejamos realistas: é difícil imaginar a vida moderna sem baterias. Nós somos

Crédito: Roberto Sorin/Unsplash

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Sejamos realistas: é difícil imaginar a vida moderna sem baterias. Dependemos de nossos dispositivos e a maioria deles, incluindo telefones, computadores, relógios, tablets, brinquedos e até carros, precisam de baterias para funcionar.

Tendo que usar tantas baterias constantemente, também sabemos que elas não tendem a durar muito. Eles parecem acabar sem energia quando é menos conveniente e muitas vezes são caros para substituir e difíceis de reciclar.

Melhorar a sustentabilidade das tecnologias de baterias é de extrema importância para o nosso modo de vida. Sabendo disso, analisamos algumas das melhores novas ideias para desenvolver as baterias do futuro.

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Uma razão específica para inovar tem sido encontrar uma maneira de superar as baterias de íons de lítio. Principalmente quando se trata de carros elétricos e dispositivos que utilizam baterias de íons de lítio. Estas baterias, contendo eletrólitos líquidos, são muito comuns.

Mas este tipo de bateria tem deficiências graves, como a sua eficiência comparativamente baixa e o potencial de os electrólitos líquidos explodirem e causarem incêndios.

Procurando uma abordagem mais segura, sustentável e estável, uma equipe internacional de pesquisadores descobriu recentemente a mecânica de uma classe de compostos chamados argiroditos, em homenagem a um mineral que contém prata, que tem potencial para ser usado como eletrólitos em estado sólido. baterias e conversores em energia termoelétrica.

Construídos a partir de estruturas cristalinas estáveis ​​compostas por dois elementos que são mantidos no lugar e um terceiro que se move livremente pela estrutura química, os compostos de argirodita podem incluir prata, germânio, enxofre e outros elementos. A sua vantagem reside no facto de a estrutura ser bastante flexível, o que permite uma gama de combinações possíveis.

Para o estudo recente, os pesquisadores utilizaram nêutrons e raios X, refletindo essas partículas em movimento rápido nos átomos em um composto feito de prata, estanho e selênio. Isto permitiu aos cientistas revelar o comportamento molecular do composto em tempo real. Os dados foram então analisados ​​usando aprendizado de máquina e um modelo computacional que contou com simulações de mecânica quântica.

As descobertas do estudo, publicadas na revista Nature, podem resultar numa série de novas possibilidades de armazenamento de energia – desde a criação de paredes de baterias para residências até veículos eléctricos que carregam extremamente rápido.

Como o coautor do estudo, professor associado de engenharia mecânica e ciência dos materiais da Duke University, Olivier Delaire, apontou em um comunicado à imprensa: "Este estudo serve para avaliar nossa abordagem de aprendizado de máquina que permitiu avanços tremendos em nossa capacidade de simular esses materiais em apenas daqui a alguns anos”, acrescentando “Acredito que isso nos permitirá simular rapidamente novos compostos virtualmente para encontrar as melhores receitas que esses compostos têm a oferecer”.

Outra abordagem promissora para substituir baterias de íons de lítio foi explorada por pesquisadores da Universidade Australiana RMIT, que empregaram o nanomaterial MXene na busca para criar baterias recicláveis ​​de telefones celulares que teriam uma vida útil até três vezes maior do que a tecnologia atual.

As baterias criadas com esse material podem durar até nove anos, utilizando ondas sonoras de alta frequência para eliminar a ferrugem que se acumula e afeta o desempenho da bateria.

MXene tem semelhanças com o grafeno e oferece alta condutividade elétrica. Como Leslie Yeo, professor de engenharia química da Universidade RMIT e principal pesquisador sênior, explicou em um comunicado à imprensa: “Ao contrário do grafeno, os MXenes são altamente adaptáveis ​​e abrem uma ampla gama de possíveis aplicações tecnológicas no futuro”.

Uma ressalva com o uso do MXene, entretanto, é que ele pode enferrujar facilmente, prejudicando assim a condutividade elétrica, o que o tornaria inutilizável.