20 de fevereiro de 2026
Pesquisadores do Institute of Science Tokyo, no Japão, elucidaram processos-chave que regem o armazenamento e o transporte de íons de sódio em ânodos de carbono duro (HC) usados em baterias de íon-sódio (NIBs). O estudo, coordenado pelo professor Yoshitaka Tateyama, empregou simulações de dinâmica molecular baseadas em teoria do funcional da densidade (DFT-MD) em supercomputadores como o Fugaku.
Os modelos criados reproduziram nanoporos e regiões grafíticas do HC para analisar como os íons se comportam em escala nanométrica. As simulações indicaram que os íons de sódio passam rapidamente de um estado de adsorção bidimensional para um estado tridimensional de cluster quase metálico dentro dos poros. O diâmetro ideal desses poros para armazenamento estável foi calculado em cerca de 1,5 nm, valor que coincide com medições experimentais.
O trabalho também mostrou que íons de sódio ligados a defeitos não funcionam como sítios de nucleação; em vez disso, facilitam a formação de clusters ao reduzir a interação Na-C e o espaço disponível para novos íons no interior dos poros.
No que diz respeito à movimentação dos íons, o grupo observou que a difusão é rápida em regiões bem conectadas do carbono duro, mas sofre um forte estrangulamento em áreas de ramificação ou reconexão. Esses gargalos ficam obstruídos até que a repulsão acumulada empurre os íons adiante, configurando o passo limitante da taxa e explicando a performance relativamente lenta dos ânodos.
Imagem: Internet
Segundo Tateyama, as descobertas fornecem diretrizes de projeto para aumentar a densidade de energia dos ânodos de carbono duro, aproximando as NIBs do desempenho das baterias de íon-lítio, com vantagens de custo e sustentabilidade por utilizarem sódio, elemento abundante na crosta terrestre.
Com informações de Nanowerk
