Além de íon-Li: Desenvolvimento de Baterias Reversíveis de Metal-Ar não-aquosas

• Processo: 23/18032-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Jovens Pesquisadores
• Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2024
• Vigência (Término): 31 de maio de 2024
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Vitor Leite Martins
• Beneficiário: Vitor Leite Martins
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/26309-4 - Além de íon-Li: desenvolvimento de baterias reversíveis de metal-ar não-aquosas, AP.JP
• Assunto(s): Armazenamento de energia Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: battery | Energy storage | Li-air | Li-O2 | Eletroquímica

Resumo

Armazenamento de energia eletroquímica revolucionou os dispositivos eletrônicos portáteis, sendo que baterias tiveram um papel importante nas capacidades de celulares e notebook, e também no desenvolvimento e comercialização de carros elétricos. Porém, baterias de íon-Li usados hoje ainda são muito similares aquelas desenvolvidas há três décadas, com pequenos melhoramentos no envelopamento da célula e na engenharia de eletrodos, separadores e eletrólitos. Baterias estarão mais presentes em nossas vidas, com carros elétricos se popularizando e com a instalação de distribuição de energia decentralizada. Para isso, baterias precisam ser mais baratas, armazenar mais energia e recarregaram mais rapidamente. Baterias de Metal-Ar são um tipo de bateria incipiente, que podem ser disruptivas se sistemas reversíveis e duráveis são alcançados. Por exemplo, bateria Li-Ar é o único tipo que pode ser competitivo com gasolina em energia volumétrica. Mas essas baterias ainda sofrem baixa eficiência energética, baixa retenção de capacidade e vida útil curta. Melhoramentos precisam ser feitos em todos os componentes: o eletrodo negativo (metal), o eletrodo positivo (onde a reação de oxigênio ocorre) e o eletrólito (com grande impacto na eletroquímica do oxigênio). Este projeto irá investigar os três componentes com técnica in operando e in situ durante a carga/descarga da bateria. Por exemplo, a formação da interface eletrólito sólido a superfície do metal será analisada por espectroscopia Raman e Infravermelho. Novos materiais de carbono com diferentes propriedades estruturais serão produzidos para o eletrodo positivo, e os produtos da reação de oxigênio serão investigados com as mesmas técnicas, além espectroscopia de massa (acoplado a eletroquímica) e tomografia de raio-X. O papel dos solventes e sais do eletrólito serão investigados com as mesmas técnicas.