Novo método de seleção acelera a conceção de baterias de estado sólido estáveis e de elevado desempenho
A plataforma de seleção assistida por computador pesquisa milhares de materiais potenciais no menor tempo possível
Num esforço de colaboração, investigadores da Universidade de Bayreuth e da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong identificaram um material-chave que melhora significativamente o desempenho e o tempo de vida das baterias de lítio-metal de estado sólido. Esta descoberta foi possível graças a um método de rastreio de elevado rendimento, apoiado numa base de dados recentemente desenvolvida, que representa uma abordagem inovadora e revolucionária à conceção de baterias. As suas conclusões são apresentadas em pormenor na prestigiada revista Nature Communications.
As baterias de iões de lítio convencionais utilizam electrólitos líquidos, mas as baterias de estado sólido substituem-nos por materiais sólidos, oferecendo vantagens significativas em termos de segurança e densidade energética. No entanto, este eletrólito sólido reage frequentemente de forma indesejável com o elétrodo de lítio-metal da bateria na sua interface. Estas reacções químicas impedem o fluxo de iões, reduzindo a eficiência e provocando a degradação prematura da bateria.
Os investigadores liderados pelo Professor Dr. Francesco Ciucci, Presidente da Cátedra de Conceção de Eléctrodos para Sistemas Electroquímicos de Energia da Universidade de Bayreuth, em colaboração com a Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong, enfrentaram este desafio procurando um material "intercalar" protetor que se situasse entre o elétrodo e o eletrólito, impedindo reacções prejudiciais. Desenvolveram uma poderosa plataforma de rastreio de alto rendimento, baseada em bases de dados, que avaliou rapidamente milhares de potenciais candidatos com base em critérios-chave como a estabilidade termodinâmica, a compatibilidade com o lítio e o eletrólito, a reatividade autolimitada e a elevada condutividade do ião de lítio.
Dos mais de 20.000 compostos analisados, o oxicloreto de lítio surgiu como a camada intermédia ideal para a química da bateria investigada. As células que incorporam esta camada preservaram 76% da sua capacidade inicial após 1.000 ciclos de carga-descarga, enquanto as células não modificadas mantiveram apenas 5%. Mesmo sob rigorosos ciclos de alta taxa, as células modificadas funcionaram de forma fiável durante mais de 1600 ciclos.
"O nosso estudo apresenta uma nova abordagem para o desenvolvimento de baterias de estado sólido melhoradas", afirma Ciucci. "Para além da nova utilização específica deste material antiperovskita rico em Li, o valor do nosso trabalho reside na estrutura de triagem de alto rendimento baseada em bases de dados que desenvolvemos para a conceção de camadas intermédias. Esta estrutura proporciona um modelo versátil para futuras inovações e permite a rápida identificação de materiais óptimos para uma vasta gama de produtos químicos e concepções de baterias."
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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