Estudo revela avanços em controle de falhas em baterias de sódio

Recentemente, uma equipe de cientistas do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), ligado à Universidade de São Paulo, divulgou um estudo que promete abrir novos caminhos para as baterias de íons de sódio, uma alternativa promissora às tradicionais baterias de lítio. Segundo informações da Agência FAPESP, a pesquisa utilizou simulações computacionais em escala atômica para entender e controlar uma falha comum nessas baterias, conhecida como formação de dendritos, estruturas que crescem nas electrolytes e podem diminuir a vida útil do dispositivo ou causar riscos à segurança.

De acordo com a fonte, a formação de dendritos ocorre na interface entre o ânodo, feito de sódio metálico, e o eletrólito, a substância que permite a passagem de íons. Quando essa camada de proteção, chamada de interface de eletrólito sólido (SEI), não se forma adequadamente, ela pode rachar ou crescer de maneira irregular, levando à criação dessas estruturas em forma de agulha. Essa condição, além de prejudicar o desempenho da bateria, é uma das principais razões de falhas e de potencial explosão ou curto-circuito. Os pesquisadores explicaram que, ao ajustarem formulações dos fluidos do dispositivo, é possível proteger áreas sensíveis do ânodo, evitando a formação de dendritos e prolongando a vida útil do produto.

Para isso, a equipe focou na compreensão detalhada de como a SEI se forma na escala atômica. Como as superfícies reais dos ânodos nunca são perfeitamente lisas, apresentando pequenos aglomerados e cavidades, os cientistas usaram simulações que combinam física quântica para modelar essas irregularidades. O objetivo, segundo o coordenador do estudo, foi entender como moléculas dos eletrólitos interagem com a superfície do sódio metálico, levando à formação e manutenção da camada de proteção. Essas simulações possibilitaram mapear o processo de decomposição dos componentes do eletrólito, que formam a SEI, e avaliar as condições que favorecem uma camada de boa qualidade. Ainda de acordo com a fonte, esse tipo de estudo experimental, devido à complexidade e rapidez dessas interações, seria praticamente inviável.

Embora a pesquisa tenha despertado grande interesse na comunidade científica, a Agência FAPESP reforça que ainda não há confirmações oficiais de que essas simulações possam ser aplicadas atualmente na produção em larga escala de baterias de sódio. O estudo traz uma esperança de que, com o aprofundamento da compreensão atômica do fenômeno, será possível criar formulações de eletrólitos mais seguras e duráveis, o que pode colocar as baterias de íons de sódio em uma posição mais competitiva no mercado de armazenamento de energia, especialmente para aplicações em larga escala e na eletrônica portátil.