O revestimento pode levar a baterias de lítio metálicas comerciais

Um novo revestimento desenvolvido pelos cientistas de Stanford promete aproximar as baterias de lítio da realidade, prolongando significativamente sua vida útil e limitando a ocorrência de dendritos no ânodo, o que pode causar curto-circuitos e incêndios.

O SLAC National Accelerator Laboratory em Menlo Park, Califórnia.
Imagem: Departamento de Energia dos Estados Unidos

Cientistas da Universidade de Stanford e do Laboratório Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia dos EUA, na Califórnia, desenvolveram um revestimento para baterias metálicas de lítio que, segundo eles, poderiam superar os problemas de segurança e desempenho que impedem a tecnologia promissora.

As baterias de lítio metálico poderiam oferecer uma densidade de energia muito melhor e um peso muito menor do que a atual tecnologia de íons de lítio, uma vez que substituem a grafite mais pesada por lítio metálico como material de ânodo. No entanto, os metais de lítio não funcionam bem com eletrólitos convencionais, forçando os cientistas a encontrar uma maneira de melhorar a baixa eficiência e mitigar sérios problemas de segurança para permitir o desenvolvimento da tecnologia.

Enquanto outras abordagens se basearam na engenharia de eletrólitos para serem compatíveis com o lítio metálico, os pesquisadores de Stanford optaram por se concentrar no próprio lítio metálico. Eles desenvolveram um revestimento que fornece íons de lítio ao eletrodo uniformemente, reduzindo a formação de dendritos e o acúmulo de produtos químicos nocivos para o desempenho do ânodo.

Revestimento processado em solução

O revestimento, descrito em um artigo publicado em Joule , é uma solução processada e aplicada ao ânodo metálico de lítio. O ânodo foi combinado com outros componentes disponíveis no mercado para criar uma bateria operacional. No dispositivo, verificou-se que o revestimento "dificulta simultaneamente a penetração do eletrólito, atenua as reações laterais entre lítio e eletrólito, mantém baixa impedância interfacial e permite uma deposição homogênea de lítio", conforme o resumo do artigo publicado em Joule .

A bateria manteve 85% de sua energia inicial após 160 ciclos. Embora esse número seja muito menor do que o das baterias convencionais de íons de lítio, o grupo Stanford observou que as baterias de lítio metálicas “normais” só podem fornecer cerca de 30% após 160 ciclos, ou seja, aquelas que não explodiram.

"Nosso novo design de revestimento torna as baterias de lítio metálicas estáveis ​​e promissoras para desenvolvimento", disse Zhiao Yu, estudante de Stanford.

O grupo agora se concentrará em refinar o design do revestimento para aumentar ainda mais a retenção da capacidade e aumentar o número de ciclos em testes de bateria.

"Embora o uso em veículos elétricos possa ser o objetivo final", disse Yi Cui, professor de ciência dos materiais e engenharia e ciência de fótons do SLAC, "a comercialização provavelmente começaria com eletrônicos de consumo, para demonstrar segurança. da bateria ”.

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