(Yicai) 8 de outubro – As baterias de lítio de estado sólido, consideradas o "santo graal" da tecnologia de armazenamento de energia da próxima geração, há muito enfrentam um problema desafiador: manter um contato estreito entre o eletrólito sólido e o eletrodo de metal de lítio.
Cientistas chineses desenvolveram uma interfase autoadaptável em baterias de lítio de estado sólido que mantém contato íntimo entre o ânodo de metal de lítio e o eletrólito sólido sem pressão externa, um avanço que supera decisivamente um grande gargalo para a comercialização.
Os resultados foram publicados na revista Nature Sustainability.
Os métodos tradicionais exigem pressão constante de equipamentos externos volumosos, tornando as baterias muito grandes e pesadas para uso prático.
Pesquisadores do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências (CAS), do Instituto de Tecnologia e Engenharia de Materiais de Ningbo da CAS e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong descobriram que o contato entre o eletrodo de lítio e o eletrólito sólido de sulfeto em baterias de lítio de estado sólido não é ideal, com inúmeros poros minúsculos e rachaduras presentes. Esses problemas não apenas reduzem a vida útil das baterias, mas também podem representar riscos de segurança.
Para enfrentar esse desafio, a equipe de pesquisadores introduziu íons iodeto no eletrólito sólido de sulfeto. Durante a operação da bateria, esses íons iodeto se deslocam para a interface do eletrodo sob o campo elétrico, formando uma interface rica em iodo.
A interface pode atrair ativamente íons de lítio, preenchendo automaticamente todas as lacunas e poros como se fosse de auto-reparação, mantendo assim um contato estreito entre o eletrodo e o eletrólito.
Baterias protótipo preparadas com base nessa tecnologia demonstraram desempenho estável e excelente mesmo após centenas de ciclos de carga-descarga em condições de teste padrão, superando em muito o nível de baterias existentes semelhantes.
A tecnologia pode permitir baterias futuras com densidades de energia superiores a 500 Wh/kg, potencialmente estendendo a vida útil das baterias de dispositivos eletrônicos em pelo menos o dobro, disse Huang Xuejie, do Instituto de Física, um dos autores correspondentes do artigo.
O avanço acelerará o desenvolvimento de baterias de lítio de estado sólido de alta densidade de energia, que devem desempenhar papéis significativos em robôs humanoides, aviação elétrica, veículos elétricos e outros campos, fornecendo soluções de energia mais seguras e eficientes, disse Huang.
Este estudo resolve fundamentalmente o principal problema de gargalo que impedia a comercialização de baterias de estado sólido, representando um passo decisivo rumo à sua aplicação prática, observou Wang Chunsheng, especialista em baterias de estado sólido da Universidade de Maryland.
Fonte:
