Instituto de Ciências Moleculares do Japão desenvolve novo eletrólito para resolver gargalo das baterias de flúor

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa do Instituto de Ciências Moleculares (Institute for Molecular Science at the National Institutes of Natural Sciences), uma instituição de uso conjunto das universidades nacionais japonesas, desenvolveu um novo design de eletrólito que resolve o principal gargalo de desempenho das baterias de flúor shuttle (FSB).

As baterias de íon-lítio apresentam problemas de degradação natural e dependem de minerais extraídos por processos de alto consumo energético. As baterias de flúor shuttle, como tecnologia alternativa de próxima geração, possuem densidade energética extremamente alta e podem ser fabricadas com materiais baratos e abundantes. Diferentemente das baterias de íon-lítio, que transportam cátions, as FSB armazenam e liberam energia através do transporte de íons de flúor entre os eletrodos.

O principal desafio dessa tecnologia é que a reação de fluoração é mais difícil de ser desencadeada do que a reação de desfluoração. O processo de fluoração frequentemente é acompanhado por reações secundárias indesejadas e processos irreversíveis, resultando na degradação do desempenho da bateria. Após analisar as causas, a equipe de pesquisa projetou uma solução eletrolítica — tetrafluoroborato de potássio (KBF4). Como um mineral barato, abundante e quimicamente estável, o KBF4 atua como fonte de flúor nas reações químicas.

Os experimentos mostraram que o KBF4 aumentou a solubilidade do sal de flúor e alterou o estado dos íons de flúor no eletrólito. Os pesquisadores testaram o novo eletrólito e confirmaram sua alta estabilidade eletroquímica. Através de técnicas como espectroscopia de fotoelétrons de raios X, conseguiram observar com sucesso reações reversíveis de fluoração e desfluoração. A equipe de pesquisa acredita que o KBF4 pode controlar efetivamente a atividade dos íons de flúor na bateria, sendo um aditivo quimicamente robusto e de baixo custo.

O artigo relacionado, "Fluoração facilitada por tetrafluoroborato de potássio em eletrólitos de tetraglima para baterias de flúor shuttle" (Facilitated fluorination by potassium tetrafluoroborate in tetraglyme electrolytes for fluoride shuttle batteries), foi publicado na revista ACS Applied Energy Materials. A equipe planeja realizar mais pesquisas para aprofundar a compreensão do mecanismo de funcionamento dessa tecnologia.