Além de íon-Li: desenvolvimento de baterias reversíveis de metal-ar não-aquosas

Resumo

Armazenamento de energia eletroquímica revolucionou os dispositivos eletrônicos portáteis, sendo que baterias tiveram um papel importante nas capacidades de celulares e notebook, e também no desenvolvimento e comercialização de carros elétricos. Porém, baterias de íon-Li usados hoje ainda são muito similares aquelas desenvolvidas há três décadas, com pequenos melhoramentos no envelopamento da célula e na engenharia de eletrodos, separadores e eletrólitos. Baterias estarão mais presentes em nossas vidas, com carros elétricos se popularizando e com a instalação de distribuição de energia descentralizada. Para isso, baterias precisam ser mais baratas, armazenar mais energia e recarregaram mais rapidamente. Baterias de Metal-Ar são um tipo de bateria incipiente, que podem ser disruptivas se sistemas reversíveis e duráveis são alcançados. Por exemplo, bateria Li-Ar é o único tipo que pode ser competitivo com gasolina em energia volumétrica. Mas essas baterias ainda sofrem baixa eficiência energética, baixa retenção de capacidade e vida útil curta. Melhoramentos precisam ser feitos em todos os componentes: o eletrodo negativo (metal), o eletrodo positivo (onde a reação de oxigênio ocorre) e o eletrólito (com grande impacto na eletroquímica do oxigênio). Este projeto irá investigar os três componentes com técnica in operando e in situ durante a carga/descarga da bateria. Por exemplo, a formação da interface eletrólito sólido a superfície do metal será analisada por espectroscopia Raman e Infravermelho. Novos materiais de carbono com diferentes propriedades estruturais serão produzidos para o eletrodo positivo, e os produtos da reação de oxigênio serão investigados com as mesmas técnicas, além espectroscopia de massa (acoplado a eletroquímica) e tomografia de raio-X. O papel dos solventes e sais do eletrólito serão investigados com as mesmas técnicas. (AU)