Nova bateria de íons de sódio armazena o dobro da energia e dessalinizza água do mar

As baterias de lítio-íon dominam atualmente o mercado, mas dependem de materiais caros que podem prejudicar o meio ambiente. O sódio, por outro lado, é abundante e amplamente acessível. Mesmo assim, igualar o desempenho da tecnologia de lítio-íon tem sido um grande obstáculo para os sistemas de sódio-íon.

A Água Aumenta o Desempenho do Óxido de Vanádio de Sódio

No estudo publicado no Journal of Materials Chemistry A, os cientistas examinaram o óxido de vanádio de sódio, um composto bem conhecido à base de sódio. Eles descobriram que permitir que o material mantivesse seu conteúdo natural de água melhora significativamente seu funcionamento dentro de uma bateria.

O composto, chamado de hidrato de vanadato de sódio nanostruturado (NVOH), apresentou resultados muito mais fortes quando utilizado em sua forma hidratada. Ele armazenou substancialmente mais energia, carregou em uma taxa mais rápida e manteve estabilidade por mais de 400 ciclos de carga.

Durante os testes, a versão hidratada manteve quase o dobro da carga em comparação aos materiais de cátodo de sódio-íon padrão. Esse desempenho a coloca entre os melhores cátodos relatados até agora para baterias de sódio-íon.

O Dr. Daniel Commandeur, pesquisador da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade de Surrey e autor principal do artigo, disse:

“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de vanádio de sódio existe há anos, e as pessoas normalmente o tratam termicamente para remover a água, pois se pensa que isso causa problemas. Nós decidimos desafiar essa suposição, e o resultado foi muito melhor do que antecipamos. O material mostrou desempenho e estabilidade muito superiores ao esperado e pode até criar novas possibilidades interessantes para como essas baterias poderão ser utilizadas no futuro.”

Operação em Água do Mar e Desalinação Eletroquímica

A equipe também explorou como o material se comportou em água salgada, um ambiente especialmente exigente para sistemas de bateria. Não apenas continuou a operar de forma eficaz, mas também removeu íons de sódio da solução salina. Ao mesmo tempo, um eletrodo de grafite extraiu íons de cloreto em um processo conhecido como desalinação eletroquímica.

O Dr. Commandeur acrescentou:

“Ser capaz de usar o hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente empolgante, pois mostra que as baterias de sódio-íon podem fazer mais do que apenas armazenar energia — elas também podem ajudar a remover sal da água. A longo prazo, isso significa que poderemos projetar sistemas que utilizem água do mar como um eletrólito completamente seguro, gratuito e abundante, enquanto também produzimos água potável como parte do processo.”

Rumo a Alternativas Mais Seguras e de Baixo Custo ao Lítio

Esse avanço pode acelerar a adoção de baterias de sódio-íon como uma alternativa prática à tecnologia baseada em lítio. Como o sódio é barato e abundante, essas baterias têm o potencial de serem mais seguras, acessíveis e ambientalmente amigáveis.

As aplicações possíveis incluem armazenamento de energia renovável em grande escala para redes elétricas, bem como aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de sódio-íon de alto desempenho, as descobertas da equipe de Surrey tornam o armazenamento de energia sustentável comercialmente viável um passo mais próximo da realidade.