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Nossas baterias recarregáveis modernas, como as baterias de íons de lítio, são tudo menos sustentáveis. Uma alternativa são as baterias orgânicas com materiais de eletrodos orgânicos redox (OEMs), que podem ser sintetizados a partir de materiais “verdes” naturais. no diário Angewandte Chemieuma equipe chinesa apresentou agora um novo OEM para baterias orgânicas aquosas de alta capacidade que podem ser recicladas de maneira fácil e barata.
Materiais de eletrodos inorgânicos tradicionais em baterias comerciais envolvem todo um espectro de problemas: recursos limitados, elementos tóxicos, problemas ambientais, condições de mineração parcialmente inaceitáveis, capacidade limitada, dificuldades na reciclagem e custos elevados. Nenhuma bateria sustentável pode ser desenvolvida em larga escala com base nesses eletrodos, embora sejam necessários para uma transição energética.
As baterias orgânicas com OEMs ainda estão no início de seu longo caminho em direção à aplicação prática. Uma equipe liderada por Chengliang Wang, da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong, deu um passo significativo nessa direção. O objetivo é usar OEMs em baterias com eletrólitos aquosos. Estes são “mais ecológicos”, mais sustentáveis e menos caros do que os eletrólitos orgânicos convencionais em baterias de íon-lítio.
A equipe optou por usar o azobenzeno, um material que pode ser produzido de forma barata em larga escala e é insolúvel em água, mas altamente solúvel em solventes orgânicos. Enquanto a maioria dos outros grupos funcionais pode transferir apenas um elétron, o grupo azo (-N=N-) nesta molécula é capaz de transferir reversivelmente dois elétrons, o que contribui para uma alta capacidade. Análises abrangentes demonstraram que, durante o processo de descarga, o azobenzeno é convertido em hidroazobenzeno após a absorção de dois dos elétrons – através da ligação rápida e reversível de dois prótons (H+). Protótipos de células tipo moeda e bolsas laminadas de vários tamanhos com OEMs de azobenzeno e contraeletrodos de zinco atingiram capacidades na escala de ampères-hora, que foram mantidas em mais de 200 ciclos de carga/descarga.
Em contraste com os OEMs poliméricos, as pequenas moléculas de azobenzeno podem ser recicladas de forma barata com uma extração simples usando solventes orgânicos comerciais. O material do eletrodo é estável ao ar em ambos os estados carregado e descarregado e pode ser reciclado em rendimentos de mais de 90% em todos os estados de carga. Os produtos reciclados podem ser reutilizados diretamente como OEMs sem perda de capacidade.
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