Foi desenvolvida uma bateria recarregável de estado sólido totalmente baseada em eletrodos orgânicos e eletrólito de polímero sólido. Essa inovação representa um avanço significativo, pois os eletrodos negativos tradicionalmente compostos por metais foram substituídos por moléculas orgânicas redox-ativas, como quinonas e aminas. Essas baterias metal-ar, também conhecidas como metal-oxigênio, estão sendo amplamente consideradas como a solução mais promissora para veículos elétricos.

As baterias metal-ar oferecem um desempenho excepcional, próximo da capacidade máxima teoricamente possível. Além disso, o uso de moléculas orgânicas redox-ativas em baterias de ar recarregáveis supera os problemas associados aos metais, como a formação de estruturas dendríticas que afetam o desempenho e a segurança da bateria.
No entanto, as baterias orgânicas e as baterias metal-ar tradicionais ainda usam eletrólitos líquidos, que apresentam preocupações significativas em termos de segurança, como alta resistência elétrica, efeitos de lixiviação e inflamabilidade.
A equipe de pesquisa liderada por Makoto Yonenaga, da Universidade Waseda, no Japão, alcançou um marco importante ao desenvolver uma bateria de ar recarregável totalmente de estado sólido, conhecida como SSAB (Solid-State Air Battery). Esta é a primeira vez que uma bateria de ar é criada com base em eletrodos orgânicos e eletrólito de polímero sólido, eliminando a necessidade de eletrólitos líquidos e proporcionando uma solução mais segura e estável.

Bateria totalmente sólida de ar
Os pesquisadores selecionaram uma substância química chamada DHBQ (2,5-diidroxi-1,4-benzoquinona) e seu polímero correspondente, PDBM [poli(2,5-diidroxi-1,4-benzoquinona-3,6-metileno)], como materiais ativos para o eletrodo negativo devido às suas reações redox estáveis e reversíveis em condições ácidas. Além disso, eles utilizaram um polímero condutor de prótons chamado Nafion como eletrólito sólido, substituindo os eletrólitos líquidos convencionais.
Ao contrário das baterias a ar convencionais que utilizam um eletrodo negativo metálico e eletrólito líquido orgânico, a bateria de estado sólido (SSAB) desenvolvida não sofre deterioração na presença de água e oxigênio. Além disso, a substituição da molécula redox-ativa DHBQ pelo polímero PDBM resultou em um eletrodo negativo de maior desempenho.
Enquanto a capacidade de descarga por grama da bateria com DHBQ foi de 29,7 mAh, a bateria com PDBM atingiu 176,1 mAh, com uma densidade de corrente constante de 1 mAcm-2.
“Essa tecnologia tem o potencial de prolongar a vida útil das baterias em pequenos dispositivos eletrônicos, como celulares, e eventualmente contribuir para a construção de uma sociedade livre de carbono”, afirmou o professor Kenji Miyatake, coordenador da equipe de pesquisa.
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