Pesquisadores na China acabaram de resolver a única coisa que mata as baterias de sódio metálico. São dendritos. Crescimentos pontiagudos em forma de agulha que atravessam os separadores e causam curto-circuitos. Falhas fatais durante anos. Até agora.
Um novo design, publicado na Nano-Micro Letters em 21 de maio, carrega em quatro minutos. Apenas quatro. Ele também mantém capacidade por anos. Sem curto-circuitos. Sem avanços dendritos.
A inovação é um eletrólito em gel resistente e quase sólido denominado Sn-FB QSE.
Supõe-se que as baterias de sódio metálico (SMBs) sejam as herdeiras aparentes do íon-lítio. Mais barato. Mais seguro. Materiais abundantes. Mas eles têm o péssimo hábito de se transformar em um projeto explosivo de feira de ciências. Por que? Porque o sódio é altamente reativo.
Quando os íons se movem através de uma bateria, eles formam uma camada chamada SEI. Interfase de eletrólito sólido. É suposto proteger o ânodo. Geralmente funciona bem. Tem de 10 a 50 μα de espessura, basicamente microscópico. Com sódio, ele racha. Essas rachaduras convidam os íons de sódio a se acumularem. Eles formam colisões. Os solavancos tornam-se espinhos. Os espinhos perfuram a membrana. Zap.
O Sn-FB QSE corrige isso. É semissólido. Forte contra furos. Impede que o sódio se transforme em estalagmites.
Os resultados do teste? Difícil de ignorar.
A equipe carregou e descarregou a célula por mais de 6 horas. Seis mil horas de ciclismo constante. Zero dendritos perfuraram a barreira.
Eles levaram a taxa de cobrança ao limite absoluto. Zero a 100% em quatro minutos. A bateria manteve 80,1 mAh/g. Isso é aproximadamente metade do que você veria em uma bateria de íon de lítio de primeira linha na mesma velocidade insana. Mas a velocidade não é a única métrica.
Diminua a velocidade. Carregue em 20 minutos em vez de 4. Continue. Mais de 2,00 ciclos. A bateria manteve 9% de sua capacidade inicial. Isso corresponde aos limites teóricos da tecnologia atual de íons de lítio. Mas custou menos. É mais seguro.
As pequenas e médias empresas combinam a natureza abundante e barata da tecnologia de íons de sódio com a alta densidade de energia e a pequena pegada do íon de lítio.
Esse tamanho é importante. O íon de lítio é pesado. O cobalto e o lítio são raros, geopoliticamente sensíveis e caros. Eles também pegam fogo facilmente. O sódio está em toda parte. A sujeira literalmente tem mais do que ouro.
As pequenas e médias empresas usam um ânodo metálico de sódio. Ao contrário das baterias padrão de íon de sódio, que usam grafite, o ânodo metálico é mais leve. Muito mais leve. Os íons também são volumosos. Eles não podem correr para uma brecha rápido o suficiente para iniciar uma reação térmica descontrolada. Se a bateria estiver furada, ela simplesmente para de funcionar. Não explode em chamas.
Os veículos elétricos estão implorando por isso.
O atual rei da velocidade é o BYD Denza. Atinge 70% de 10% em cinco minutos. Cinco. Mas isso requer carregadores especializados de 1 MW que não existem na sua vizinhança. Tesla Modelo 3? Quinze minutos em um carregador de 250 kW. Noventa minutos em uma parada padrão de 50kW. A maioria dos motoristas não consegue esperar noventa minutos.
Se as pequenas e médias empresas funcionarem conforme prometido, o alcance poderá ser inferior ao do lítio. Mas o tempo de preenchimento diminui de uma hora para uma pausa para o café.
Ônibus de transporte público? Ajuste perfeito. Carros suburbanos? Bom ajuste. Eles ficam nas garagens, carregando enquanto os motoristas dormem ou descansam. Eles não precisam da enorme variedade de uma viagem cross-country. Eles precisam de confiabilidade e velocidade.
Mas não espere um telefone para pequenas e médias empresas em breve.
Os telefones esquentam. Eles ficam com frio. Os eletrólitos em gel odeiam oscilações de temperatura. A química muda. O desempenho cai. Os pesquisadores admitem isso. Isso precisa de replicação. Precisa de escala. Ele precisa sobreviver à dura realidade de cair no bolso de uma jaqueta no inverno.
O sódio metálico puro é uma coisa perigosa. Substituir os conhecidos ânodos de grafite que temos agora é um salto. Um grande problema.
Será uma longa década.
Talvez a revolução das baterias não venha da criação do armazenamento de energia perfeito. Talvez venha da aceitação de um menor. Contanto que encha rápido o suficiente.
Qual é o seu limite de paciência? Cinco minutos.
