Análogos do azul da Prússia desbloqueiam baterias de íons de lítio acessíveis e duradouras

Azul da Prússia (PB), um pigmento bem conhecido usado para tingir jeans, foi reconhecido como um material emergente para baterias de próxima geração. Uma equipe de pesquisadores, liderada pelo Professor Hyun-Wook Lee na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST fez um avanço significativo no desenvolvimento de baterias de íons de lítio (LIBs) de baixo custo e alto desempenho usando PB, levando a preços de baterias significativamente reduzidos.

O estudo, publicado em Letras Nanodemonstra um novo sistema de eletrólito que supera as limitações da cinética lenta e da inativação do estado de valência do PB, permitindo uma operação estável e eficiente da bateria.

Neste estudo, a equipe de pesquisa desenvolveu uma nova camada de eletrólito catódico polimérico (CEI) por meio de uma reação de abertura de anel de carbonato de etileno desencadeada por OH^– radicais da água estrutural. Esta abordagem inovadora melhora significativamente a cinética eletroquímica em eletrólitos orgânicos, alcançando uma capacidade específica de 125 mAh/g com uma vida útil estável ao longo de 500 ciclos.

A conquista da equipe é um divisor de águas no desenvolvimento de LIBs, que são cruciais para a adoção generalizada de veículos elétricos (VEs) e outras aplicações de armazenamento de energia. No entanto, os LIBs tradicionais dependem fortemente de óxidos de metais de transição contendo lítio como materiais catódicos, como cobalto e níquel, levando a altos custos de produção. Como resultado, o aumento do preço desses recursos fez com que os preços das baterias disparassem.

Em contrato, PB é um material econômico e eficiente, composto de ferro, carbono e nitrogênio. Sua acessibilidade e alta condutividade iônica o tornam uma alternativa atraente para LIBs. No entanto, não houve muita pesquisa sobre PB até agora, em parte devido às limitações impostas pelas implicações do lítio.

Suas descobertas mostram que o PB pode ser usado como um material de cátodo durável e eficiente, mostrando potencial para reduzir significativamente o preço de LIBs. Por meio da otimização do desempenho por meio da melhoria do eletrólito, espera-se que suas aplicações abranjam vários campos de baterias.

“Este estudo marca uma mudança de paradigma significativa no desenvolvimento de materiais de cátodo baratos”, disse o Professor Lee. “Transformamos com sucesso o PB de um material de cátodo atraente e de baixo custo para uma opção viável para uso comercial.”

O primeiro autor, Tae-Ung ​​Wi, acrescentou: “Nossa pesquisa não apenas supera as limitações dos PB existentes, mas também contribui para o desenvolvimento de baterias mais eficientes e estáveis ​​no futuro.”

Esse avanço tem implicações de longo alcance para a indústria de baterias, abrindo caminho para a ampla adoção do PB como um material catódico de próxima geração.