Hoje, as baterias de íon de lítio são a espinha dorsal da maioria dos dispositivos eletrônicos, incluindo veículos elétricos.
No entanto, apesar de todas as suas vantagens revolucionárias, essas baterias ainda têm uma falha inerente: os dendritos torná-lo menos estável. Esses pedaços finos, traiçoeiros e parecidos com árvores de lítio formam pontas afiadas que eventualmente perfuram a bateria, causando curtos-circuitos e outros problemas.
Os dendritos não apenas tornam a bateria de íon de lítio menos estável, mas também menos durável.
Para dizer o mínimo, eles têm muito espaço para melhorias.
Os cientistas procuraram entender como os dendritos de lítio se formam para ver como produzir uma bateria mais estável e duradoura para veículos elétricos.
Hoje, pesquisadores deA Universidade de Harvard afirma ter a resposta: uma bateria de metal de lítio feita de um material de metal de estado sólido em vez de íon de lítio. Uma bateria estável, que elimina dendritos incômodos e oferece maior solidez e durabilidade do que uma bateria feita de materiais líquidos ou grafite.
Muito melhor, por mais razões
“Nosso design multicamada tem a estrutura de um eletrólito menos estável imprensado entre eletrólitos sólidos mais estáveis, o que impede o crescimento de dendritos de lítio”, dizem os cientistas no novo estudo. publicado na Nature.
Uma bateria estável e "auto-recuperável"
Fazer a bateria de materiais principalmente sólidos ajuda a evitar a formação de dendritos de mais de uma maneira. Mecanicamente, é muito mais fácil quebrar uma casca fina de metal ou cerâmica do que penetrar, por exemplo, um ânodo de bateria sólido. Este projeto vai um passo além, levando em consideração quimicamente quaisquer rachaduras com "decomposições geradas dinamicamente" que preenchem e bloqueiam dendritos potenciais.
Como é feita a bateria de lítio de metal estável?
Pense na nova bateria estável como um hambúrguer com alface e tomate: pão é o ânodo de metal de lítio, alface é grafite, tomate é o primeiro eletrólito e bacon é o segundo eletrólito. Adicione outra camada do primeiro eletrólito, cubra-o com um cátodo e aproveite sua refeição.
O que pode mudar ao mudar de baterias de íon de lítio para baterias de metal de lítio?
Em um mundo perfeito, a bateria de lítio-metal é mais leve, mais potente e mais durável. Infelizmente, até agora não foi possível obter uma versão estável. A redução ou eliminação da formação de dendritos é fundamental para qualquer um desses projetos, é ela quem reduz muito quaisquer resultados negativos. Cientistas de Harvard testaram sua bateria por mais de 10.000 ciclos de carga, rivalizando com um carro tradicional (com combustível fóssil), mas eles não pararam por aí.
Eles descobriram que, após esses 10.000 ciclos, seu design ainda mantinha 82% da carga!
Com esta bateria estável, um carro elétrico pode durar mais do que um "fóssil"
Essa tecnologia de bateria poderia estender a vida útil dos veículos elétricos para os movidos a gasolina, de 10 para 15 anos, sem a necessidade de troca da bateria. Com sua alta densidade de corrente, a bateria pode abrir caminho para veículos elétricos que podem carregar totalmente em 10 minutos.
Do comunicado de imprensa da Universidade de Harvard
O que tudo isso significa para o futuro das baterias e dos veículos elétricos?
Se o design funcionar conforme o esperado, ele pode abrir sozinho a porta da bateria de metal de lítio no mercado. Para veículos elétricos, o custo das baterias por si só é quase dominante. Reduzir avarias e peso criaria uma grande economia.
"Uma bateria de lítio-metal é considerada o Santo Graal para a química da bateria devido à sua alta capacidade e densidade de energia", diz ele. Xin Lee, pesquisador de Harvard. “Este projeto de prova de conceito mostra que as baterias de lítio-metal de estado sólido podem ser competitivas com as baterias comerciais de íons de lítio”.
