O flúor pode substituir o lítio em baterias recarregáveis

O aumento do uso de baterias recarregáveis tem levado os investigadores a procurar alternativas às baterias de iões de lítio e uma equipa de cientistas está a testar baterias de iões de flúor como possíveis substitutos em veículos elétricos.

De acordo com os cientistas, estas baterias podem permitir que veículos elétricos percorram 1.000 quilómetros com uma única carga. O único senão é que as baterias de iões de fluoreto atualmente disponíveis têm baixa ciclabilidade, o que significa que tendem a degradar-se rapidamente com ciclos de carga e descarga.

No novo trabalho, cujo artigo científico foi publicado no Journal of Materials Chemistry, os investigadores adotaram uma abordagem diferente, identificando materiais que facilmente ganham ou perdem iões de fluoreto enquanto passam por pequenas mudanças estruturais para permitir uma boa ciclabilidade: eletrídeos em camadas.

Os eletrídeos são uma classe relativamente nova de materiais que os cientistas conhecem há cerca de 50 anos, mas só nos últimos 10 a 15 anos é que as suas propriedades foram melhor compreendidas, disse Rohan Mishra, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Washington University, citado pelo Futurity.

Enquanto os materiais conduzem eletrões como metais comuns, nos eletrídeos, os eletrões residem em locais intersticiais específicos dentro da estrutura do cristal, semelhante a um ião.

“Prevemos que esses eletrões intersticiais podem ser facilmente substituídos por iões de fluoreto sem deformações significativas na estrutura do cristal, permitindo assim a ciclabilidade”, adiantou Mishra. “Os iões de fluoreto também se movem ou difundem com muita facilidade devido à estrutura relativamente aberta dos eletrídeos em camadas.”

Os testes computorizados introduziram flúor nos espaços intersticiais dos eletrídeos em camadas de nitreto de dicálcio e hipocarbeto de ítrio e as capacidades de armazenamento de energia revelaram-se muito próximas do desempenho das baterias de iões de lítio.

É possível adicionar iões de fluoreto aos eletrídeos convencionais para armazenar uma grande quantidade de carga, mas, na prática, as capacidades teóricas são difíceis de alcançar, uma vez que os eletrídeos convencionais incham e encolhem à medida que carregam e descarregam.

Minimizar a alteração de volume e forma é essencial para criar uma bateria de flúor durável. No caso dos eletrídeos em camadas, as mudanças estruturais são significativamente inferiores, o que ajuda a alcançar uma vida útil mais longa.

[sc name=”assina” by=”Liliana Malainho, ZAP” url=”” source=””]