As baterias de lítio a estado sólido tornaram-se um novo surgimento no campo da ciência e engenharia de materiais

As baterias sólidas de lítio tornaram-se um novo boom na ciência e engenharia de materiais, porque as baterias tradicionais de íons de lítio não podem mais atender aos padrões das tecnologias avançadas,como veículo elétrico- Não.Os veículos elétricos devem satisfazer condições como a elevada densidade de energia, o carregamento rápido e a longa vida útil dos ciclos.As baterias de estado sólido usam um eletrólito sólido em vez do eletrólito líquido nas baterias tradicionais, que não só cumpre as normas acima, mas também é relativamente mais seguro e mais conveniente.

No entanto, os eletrólitos sólidos também têm problemas difíceis de superar.e a origem é menos claraAlém disso, quando a superfície do eléctrodo é exposta ao ar, a resistência aumenta e a capacidade e o desempenho da bateria diminuem.Ninguém conseguiu reduzir para 10.Ócm2- Não.ao valor da resistência quando não exposto ao ar.

Num estudo recentemente publicado na revista ACS Applied Materials and Interface, uma equipa de investigação liderada pelo Professor Taro Hitosugi da Universidade de Tecnologia de Tóquio, Japão, e Shigeru Kobayashi,um estudante de doutoramento na Universidade de Tecnologia de Tóquio, resolveu finalmente o problema.

Primeiro, a equipa preparou uma bateria de película fina composta por um ânodo de lítio, um cátodo de ácido cobalticio de lítio e 3PO4 de um eletrólito sólido. A equipa expôs as superfícies do ácido cobalticio de lítio ao ar,nitrogénio, oxigénio, dióxido de carbono, hidrogénio e vapor de água durante 30 minutos antes de completar a fabricação da bateria.

Para sua surpresa, descobriram que baterias expostas à maior parte do gás não reduziram o desempenho da bateria quando comparadas com baterias não expostas.Só o vapor de água aumenta o valor da resistência da bateria acentuadamente, mais de 10 vezes superior ao valor da resistência não exposta.

Em seguida, a equipa conduziu um processo conhecido como " recozimento " (Annealing), no qual a bateria da amostra foi tratada termicamente durante uma hora a 150 °C.°C. Surpreendentemente, o processo reduziu a resistência para 10.3Ócm2, comparável à resistência da bateria não exposta.

Ao realizar simulações e medições numéricas, a equipe descobriu posteriormente que essa redução era atribuível à remoção espontânea de prótons da estrutura LiO 2 durante o recozimento.Os cientistas disseram"O nosso estudo mostra que os prótons nas estruturas de ácido lítio-cobalto desempenham um papel importante na redução da resistência.Esperamos que a elucidação destes processos microscópicos ajude a alargar o potencial de aplicação das baterias de estado sólido.