Rumo a eletrólitos avançados para baterias de íons de sódio: investigação in situ e in operando da interface do eletrodo negativo

Resumo

Este projeto visa complementar a pesquisa em andamento explorando o uso de eletrodos de nanofibras de hard carbon auto-suportável (HCNF) como eletrodos negativos para baterias de íons de sódio (SIBs). Embora esses eletrodos tenham demonstrado alta capacidade em mAh g¿¹ e notável estabilidade química e mecânica, continua sendo necessário aumentar a eficiência coulômbica inicial (ICE) para atender aos requisitos de aplicação prática. Para atingir esses avanços, o projeto visa desenvolver eletrólitos híbridos (HE) que integram solventes orgânicos e água, aumentando a compatibilidade e a sinergia com os materiais de eletrodos. Além disso, o projeto também se concentrará em eletrólitos quase sólidos (QSE), que oferecem um equilíbrio de alta condutividade iônica, segurança e estabilidade estrutural. A seleção de solventes e materiais priorizará a segurança em termos de toxicidade e inflamabilidade, bem como sais de sódio de baixo custo com impacto ambiental reduzido e relevância tecnológica. Pela primeira vez, a pesquisa alavancará técnicas avançadas como espectroscopia de impedância eletroquímica dinâmica (EIS - em operando), espectroscopia Raman e espectroscopia de absorção de raios X operando (XAS) e espalhamento de nêutrons e raios X de baixo ângulo (SANS e SAXS) para analisar, em tempo real, o comportamento eletroquímico das interações entre os novos eletrólitos e eletrodos HCNF. Essa abordagem permitirá uma compreensão detalhada de fenômenos menos estudados, possibilitando o desenvolvimento de SIBs mais eficientes e sustentáveis. Assim, este projeto visa aumentar a eficiência energética das SIBs em desenvolvimento no estudo atual (pós-doutorado) e fornecer alternativas seguras e economicamente acessíveis em eletrólitos para dispositivos de armazenamento de energia, caminhando para soluções mais sustentáveis e viáveis.