É (vai ser) elétrico.
Mas em quanto tempo? A rapidez com que nossa sociedade pode maximizar o benefício da eletrificação depende de encontrar baterias de desempenho mais barato e de maior desempenho – uma realidade mais próxima da entrega de novas pesquisas da Virginia Tech.
Uma equipe de químicos liderados por Feng Lin e Louis Madsen encontrou uma maneira de ver as interfaces de bateria, que são pontos apertados e complicados, enterrados no fundo da célula. Os resultados da pesquisa foram publicados em 1º de abril na revista Nanotecnologia da natureza.
“Existem grandes e longos desafios nas interfaces”, disse Jungki Min, um estudante de graduação em química e o primeiro autor do estudo. “Estamos sempre tentando obter um melhor controle sobre essas superfícies enterradas”.
A descoberta do membro da equipe de uma nova técnica de imagem que lhes permitiu espiar dentro de uma bateria operacional aconteceu por acaso. Eles estavam originalmente olhando para uma nova formulação de materials de eletrólito.
A melhor massa de bateria
ENTREGADO ENTRE os eletrodos negativos e positivos, os eletrólitos o enchimento que carrega partículas carregadas, chamadas íons, para frente e para trás para carregar e descarregar uma bateria.
Os eletrólitos têm muitas combinações possíveis de componentes envolvendo sais, solventes e aditivos. Eles podem ser líquidos, sólidos, semelhantes a gel ou até multifásicos, o que significa que o materials pode mudar de rígido para flexível, dependendo das condições.
Mas qual é o melhor materials a ser usado para a tarefa crítica de transportar carga?
Essa é uma das grandes questões da ciência no momento, e é essencial para o desenvolvimento de baterias de alta energia, com vida útil mais longa que pode ser estável a temperaturas extremas-todas as qualidades importantes para a próxima geração de veículos elétricos, eletrodomésticos e outras tecnologias de bateria, como inteligência synthetic.
Onde a energia vai desaparecer
Para responder a essa pergunta, Lin e Madsen estão olhando para algo chamado eletrólito de políase, que tem o potencial de armazenar mais energia no mesmo tamanho de bateria, além de serem mais seguras e baratas do que as baterias convencionais.
O laboratório de Madsen descobriu um eletrólito multifásico, chamado de compósito iônico molecular, em 2015. Os grupos de pesquisa de Madsen e Lin têm trabalhado juntos para construir baterias de lítio e sódio com base nessa formulação e têm feito melhorias consistentes.
Mas existem algumas advertências: as baterias são atormentadas por crescimentos estranhos e comportamentos inúteis que brotam onde o eletrólito e os eletrodos se reúnem naquele triângulo das Bermudas de baterias, as interfaces.
Perception nas interfaces
Para vislumbrar o que estava causando o comportamento de interface compacta, Min fez muitas viagens ao Laboratório Nacional de Brookhaven nos últimos anos.
A linha de feixe de raios-X de energia do Brookhaven é fortemente usada para analisar coisas como meteoritos e fungos. Mas ninguém jamais o usou para olhar para os eletrólitos de polímero.
O que os pesquisadores encontraram, combinados com os resultados de outras técnicas de imagem, permitiram identificar a fonte dos problemas: parte do sistema de suporte arquitetônico se degradou à medida que a bateria andava de bicicleta, levando a uma falha eventual.
Mas é mais do que apenas um diagnóstico simples.
A partir daqui, os pesquisadores podem usar essa técnica para finalmente ver a estrutura complexa e as reações químicas das interfaces enterradas.
“Esta tem sido uma grande colaboração entre vários laboratórios de pesquisa em todo o país”, disse Lin, que é bolsista da Faculdade de Leo e Melva Harris. “Agora temos uma boa imagem mecanicista para nos guiar para um melhor design de interfaces e interfases em baterias de polímero sólido”.
