Baterias de metal de lítio recarregáveis ​​com maior densidade de energia, desempenho e segurança podem ser possíveis com uma interfase de eletrólito sólido (SEI) recém desenvolvida.

Como a demanda por baterias de metal de lítio com densidade de energia mais alta só aumenta – para veículos elétricos, smartphones e drones – a estabilidade do SEI tem sido um problema crítico impedindo seu avanço porque uma camada de sal na superfície do eletrodo de lítio da bateria o isola e conduz íons de lítio.

“Essa camada é muito importante e é naturalmente formada pela reação entre o lítio e o eletrólito da bateria”, disse Donghai Wang, professor de engenharia mecânica e química . “Mas não se comporta muito bem, o que causa muitos problemas.”

Um dos componentes menos compreendidos de baterias de metal de lítio, a degradação do SEI contribui para o desenvolvimento de dendritos, que são formações semelhantes a agulhas que crescem a partir do eletrodo de lítio da bateria e afetam negativamente o desempenho e a segurança. Os pesquisadores publicaram sua abordagem para este problema no dia 11 de março na Nature Materials.

“É por isso que as baterias de metal de lítio não duram mais – a interfase cresce e não é estável”, disse Wang. “Neste projeto, usamos um composto de polímero para criar um SEI muito melhor.”

Liderado pelo doutorando em química Yue Gao, o SEI aprimorado é um composto de polímero reativo que consiste em sal polimérico de lítio, nanopartículas de fluoreto de lítio e folhas de óxido de grafeno. A nova construção deste componente da bateria tem camadas finas desses materiais, que é onde Thomas E. Mallouk , Professor de Química da Universidade Evan Pugh, emprestou sua experiência.

Usando a química e o design de engenharia, a colaboração entre campos permitiu que a tecnologia controlasse a superfície do lítio em escala atômica.

“Quando projetamos baterias, não pensamos necessariamente como químicos, até o nível molecular, mas é o que precisávamos fazer aqui”, disse Mallouk.

O polímero reativo também diminui o peso e o custo de fabricação, aumentando ainda mais o futuro das baterias de metal de lítio.

“Com um SEI mais estável, é possível dobrar a densidade de energia das baterias atuais, ao mesmo tempo em que elas duram mais e são mais seguras”, disse Wang.

Esta pesquisa representa uma grande inovação.

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