A bateria de eletrólito de polímero sólido de camada tripla da DGIST melhora a segurança, eficiência e durabilidade, abordando problemas de dendrito enquanto retém 87,9% de desempenho após 1.000 ciclos. Ela é promissora para diversas aplicações, incluindo veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia.
Uma equipe de pesquisa da Divisão de Energia e Tecnologia Ambiental do DGIST , liderada pelo Pesquisador Principal Kim Jae-hyun, desenvolveu uma bateria de lítio metálico usando um "eletrólito de polímero sólido de camada tripla". Essa inovação melhora significativamente a segurança contra incêndios, ao mesmo tempo em que estende a vida útil da bateria, tornando-a uma solução promissora para aplicações em veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia em larga escala.
Baterias convencionais de eletrólito de polímero sólido enfrentam desafios devido a limitações estruturais que impedem o contato ideal entre eletrodos. Essas limitações não abordam a questão dos “dendritos” — formações de lítio semelhantes a árvores que ocorrem durante ciclos repetidos de carga e descarga. Os dendritos representam um risco crítico de segurança, pois seu crescimento irregular pode danificar as conexões da bateria e levar a incêndios ou explosões.
Eletrólito de polímero sólido de camada tripla: uma revolução
A equipe de pesquisa, portanto, desenvolveu uma estrutura de camada tripla para o eletrólito para abordar tais questões. Cada camada serve a uma função distinta, aumentando significativamente a segurança e a eficiência da bateria. Este eletrólito incorpora “decabromodifenil etano (DBDPE)” para evitar incêndios, “zeólita” para aumentar a força do eletrólito e uma alta concentração de um sal de lítio, “lítio bis (trifluorometanossulfonil) imida) (LiTFSI),” para facilitar um rápido movimento de íons de lítio.
O eletrólito sólido de camada tripla apresenta uma camada intermediária robusta que aumenta a resistência mecânica da bateria, enquanto sua superfície externa macia garante um excelente contato do eletrodo, facilitando um movimento fácil dos íons de lítio. Isso permite um movimento mais rápido dos íons de lítio, aumentando as taxas de transferência de energia e prevenindo a formação de dendritos de forma eficaz.
Sucesso experimental e aplicações
O experimento mostrou que a bateria desenvolvida pela equipe de pesquisa manteve cerca de 87,9% de seu desempenho após 1.000 ciclos de carga e descarga, demonstrando uma melhoria notável na durabilidade em comparação com baterias tradicionais, que normalmente mantêm 70–80% de seu desempenho. Ela também pode se extinguir em um incêndio, reduzindo significativamente o risco de incêndio. Espera-se que esta bateria seja aplicável em vários setores, desde pequenos dispositivos como smartphones e wearables até veículos elétricos e sistemas de armazenamento de energia em larga escala.
O Dr. Kim declarou: “Espera-se que esta pesquisa faça uma contribuição significativa para a comercialização de baterias de lítio metálico usando eletrólitos [de polímero sólido], ao mesmo tempo em que fornece maior estabilidade e eficiência [para] dispositivos de armazenamento de energia.”
Referência: “Triple-Layered Noncombustible PEO-Based Solid Electrolyte for Highly Safe Lithium-Metal Batteries” por Heesoo Lim, Munseok S. Chae, Hasan Jamal, Firoz Khan, Injun Jeon, Jongmin Kim e Jae Hyun Kim, 3 de novembro de 2024, Small .
DOI: 10.1002/smll.202406200
Este estudo foi apoiado pelo Future Materials Discovery Project (liderado pelo Professor Lee Jung-ho da Universidade de Hanyang) e pelo Mid-Career Researcher Program (liderado pelo Dr. Kim Jae-hyun) da National Research Foundation of Korea.
Fonte; SciTechDaily
