Cientistas do Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências resolveram um problema crônico de baterias de lítio totalmente em estado sólido. A descoberta pode dobrar a vida útil de baterias de dispositivos eletrônicos, como smartphones, e auxilia projetos de robôs humanoides, aviação elétrica e veículos elétricos.
Baterias de lítio totalmente em estado sólido têm sido usadas para armazenamento de energia de última geração devido ao uso de eletrólitos sólidos inorgânicos, que melhoram a segurança e permitem maior densidade de energia. No entanto, poros que se formam na interface entre o ânodo e o eletrólito comprometem o seu desempenho.
Recentemente, a Toyota e a Sumitomo Metal Mining anunciaram progressos significativos no desenvolvimento de materiais catódicos para baterias totalmente de estado sólido, prometendo maior segurança, vida útil mais longa e carregamento mais rápido em comparação com baterias de íons de lítio convencionais.
A tecnologia promete maior autonomia, potência elevada e tempos de carregamento reduzidos, além de contribuírem para a transição a uma sociedade neutra em carbono. A Toyota projeta lançar veículos elétricos com essa tecnologia entre 2027 e 2028, marcando um avanço significativo para a indústria automotiva, como informou o Olhar Digital.
A solução
Ao descobrir que o contato entre o eletrodo de lítio e o eletrólito sólido de sulfeto em baterias de lítio totalmente sólidas não é suficiente para evitar a formação dos poros, a equipe decidiu criar uma interface que controla o movimento de íons de iodeto pré-instalados em eletrólitos sólidos, explicou Huang Xuejie, autor do estudo publicado no periódico Nature Sustainability, ao site China Daily.
Isso ajuda a formar uma camada rica em iodo, atraindo íons de lítio que preenchem automaticamente os poros. Dessa maneira, mesmo sob baixa pressão interna, o ânodo e o eletrólito permanecem em contato próximo. E o resultado é uma energia superior a 500 watts-hora por quilograma, o que dobraria a vida útil da bateria de dispositivos eletrônicos.
Um protótipo desenvolvido pela equipe passou por centenas de ciclos de carga e descarga em condições de teste padrão e a tecnologia apresentou desempenho estável, superando resultados de baterias da mesma categoria. O novo design também simplifica o processo de produção e reduz o uso de materiais, sem aumentar custos.
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Benefícios futuros
A nova interface eliminaria a dependência de equipamentos tradicionais de alta pressão externa, que tornam as baterias volumosas e pesadas para uso diário. E isso contribui para maior sustentabilidade e comercialização em larga escala, na opinião de Wang Chunsheng, professor da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos.
“Essa estratégia também aumenta a adaptabilidade das baterias de lítio de estado sólido para armazenamento de energia renovável, potencialmente oferecendo soluções eficientes e econômicas para apoiar os objetivos globais de desenvolvimento sustentável”, disse ele à reportagem.
“Além disso, o conceito de interfase autoadaptativa universal pode fornecer um modelo para o projeto de baterias de estado sólido de próxima geração baseadas em outras substâncias químicas, como sódio ou potássio.”
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