p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio abordaram uma das principais desvantagens das baterias totalmente de estado sólido, desenvolvendo baterias com baixa resistência em sua interface eletrodo / eletrólito sólido. As baterias fabricadas mostraram excelentes propriedades eletroquímicas que ultrapassam em muito as das baterias de íons de lítio agora onipresentes, demonstrando assim a promessa da tecnologia de bateria totalmente em estado sólido e seu potencial para revolucionar a eletrônica portátil. p Muitos consumidores estão familiarizados com baterias recarregáveis ​​de íon de lítio, que se desenvolveram nas últimas décadas, e agora são comuns em todos os tipos de dispositivos eletrônicos. Apesar de seu amplo uso, cientistas e engenheiros acreditam que a tecnologia tradicional de baterias de íons de lítio já está atingindo seu potencial total e novos tipos de baterias são necessários.

p As baterias de estado sólido são um novo tipo de bateria de íon-lítio, e têm se mostrado dispositivos de armazenamento de energia potencialmente mais seguros e estáveis ​​com densidades de energia mais altas. Contudo, o uso de tais baterias é limitado devido a uma grande desvantagem - sua resistência na interface eletrodo / eletrólito sólido é muito alta, dificultando o carregamento e o descarregamento rápidos.

p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio e da Universidade Tohoku, liderado pelo professor Taro Hitosugi, baterias fabricadas totalmente de estado sólido com resistência de interface extremamente baixa usando Li (Ni _0,5 Mn _1,5 ) O ₄ (LNMO), fabricando e medindo suas baterias sob condições de vácuo ultra-alto, garantindo que as interfaces eletrólito / eletrodo estavam livres de impurezas.

p A estrutura dessas baterias de estado sólido é mostrada na Figura 1. Após a fabricação, as propriedades eletroquímicas dessas baterias foram caracterizadas para lançar luz sobre a distribuição de íons de lítio ao redor da interface. A difração de raios X e a espectroscopia Raman foram utilizadas para analisar a estrutura cristalina dos filmes finos que compõem as baterias. A migração espontânea de íons Li foi encontrada para ocorrer a partir do Li ₃ PO ₄ camada para a camada LNMO, converter metade do LNMO em L ₂ NMO no Li ₃ PO ₄ / Interface LNMO. A migração reversa ocorre durante o processo de carregamento inicial para regenerar o LNMO.

p A resistência desta interface, verificado usando espectroscopia de impedância eletroquímica, era 7,6 Ω cm ² , duas ordens de magnitude menor do que as baterias de estado sólido baseadas em LNMO anteriores, e ainda menor do que as baterias de íon-lítio baseadas em eletrólito líquido usando LNMO. Essas baterias também exibiam carregamento e descarregamento rápido, conseguindo carregar / descarregar metade da bateria em apenas um segundo. Além disso, a ciclabilidade da bateria também foi excelente, mostrando nenhuma degradação no desempenho, mesmo após 100 ciclos de carga / descarga (consulte a Figura 2).

p Li (Ni _0,5 Mn _1,5 ) O ₄ é um material promissor para aumentar a densidade de energia de uma bateria, porque o material fornece uma voltagem mais alta. A equipe de pesquisa espera que esses resultados facilitem o desenvolvimento de baterias totalmente de estado sólido de alto desempenho, que poderia revolucionar dispositivos eletrônicos portáteis modernos e carros elétricos.