Otimização de eletrólito a base de WiSE para aplicação em baterias de Zinco-O2

• Processo: 24/20108-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Vitor Leite Martins
• Beneficiário: Karoline de Freitas Ishida
• 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): Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bateria aquosa | metal-ar | zinco-ar | zinco-oxigênio | Eletroquímica

Resumo

O crescente consumo energético mundial, impulsionado por dispositivos portáteis e veículos elétricos, destaca a necessidade de tecnologias de armazenamento de energia seguras e sustentáveis. As baterias de zinco-ar (Zn-O¿) surgem como uma alternativa promissora às baterias de lítio-íon, superando-as em potencial de densidade energética (1353 Wh kg¿¹, excluindo o oxigênio), custo mais acessível e menor impacto ambiental. No entanto, obstáculos técnicos, como a baixa estabilidade de ciclo, a formação de dendritos de zinco e as reações parasitas entre o eletrólito e o ambiente, ainda precisam ser superados para viabilizar sua aplicação em larga escala. Para enfrentar esses desafios, os eletrólitos WiSE (Water-in-Salt Electrolyte) emergem como uma solução inovadora devido às suas propriedades exclusivas. A alta concentração de sal em WiSE minimiza reações colaterais e melhora a condutividade iônica, a estabilidade térmica e a durabilidade da bateria. Com isso, esses eletrólitos contribuem para mitigar problemas como a formação de dendritos e a degradação do eletrodo, possibilitando baterias de Zn-O¿ mais duráveis e eficientes. Assim, este projeto propõe a investigação de diferentes composições de eletrólitos WiSE aplicados a baterias de Zn-O¿, com o objetivo de otimizar seu desempenho e durabilidade. Para isso, os eletrólitos serão caracterizados por técnicas físico-químicas, como análises de condutividade, viscosidade e estrutura molecular, buscando avaliar suas propriedades fundamentais. Em seguida, serão realizados testes eletroquímicos em células simétricas de zinco e em configurações de três eletrodos para investigar a degradação do eletrólito e determinar a janela de estabilidade eletroquímica. Com isso, espera-se contribuir para o avanço de baterias de Zn-O¿ mais estáveis e sustentáveis, atendendo à crescente demanda global por sistemas de energia eficientes.