As baterias de eletrólito sólido poderiam armazenar mais energia, reduzindo alguns riscos de incêndio. No entanto, o seu desenvolvimento ainda está limitado por curtos-circuitos internos.
Uma equipe do MIT e da Universidade Técnica de Munique acaba de identificar o mecanismo que explica esse problema e encontrou uma solução para resolvê-lo.
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Nessas baterias, o eletrólito líquido dos modelos clássicos é substituído por um material sólido. Este conduz os íons de lítio entre os elétrodos. Também deve impedir a passagem direta dos elétrons, para evitar uma reação descontrolada.
No entanto, o eletrólito sólido não é constituído por um bloco perfeitamente uniforme. Ele reúne muitos cristais microscópicos, chamados grãos. As zonas onde esses cristais se encontram formam fronteiras particulares, cujas propriedades diferem das dos grãos.
Os investigadores estudaram essas fronteiras num eletrólito comum, composto de lítio, lantânio, zircónio e oxigénio. As suas análises revelaram desequilíbrios elétricos locais. Essas cargas criam campos que retardam os íons de lítio e favorecem a acumulação de elétrons.
Nestas condições, alguns íons de lítio podem transformar-se em lítio metálico. Pequenos depósitos aparecem então ao longo das fronteiras entre os cristais. Eles podem formar progressivamente estruturas ramificadas, conhecidas como dendritas.
Essas dendritas perturbam o funcionamento da bateria e podem acabar por atravessar o eletrólito. Estabelecem então uma conexão direta entre os elétrodos. Esse curto-circuito reduz a vida útil da célula e pode comprometer a sua segurança.
Os cientistas modificaram em seguida as condições de fabrico do eletrólito. Esta intervenção reduziu as cargas negativas presentes nas fronteiras. Os íons circularam assim mais facilmente, enquanto as fugas de elétrons diminuíram.
O eletrólito modificado suportou uma densidade de corrente crítica superior em mais de 300% à de uma amostra de referência. Este resultado poderá permitir cargas mais rápidas e atrasar os curtos-circuitos.