Novos eletrodos de lítio revestidos com índio podem ser a base para mais poderosos, mais duradouro, baterias recarregáveis. O revestimento impede reações colaterais indesejáveis entre o eletrodo e o eletrólito, fornecem uma deposição mais uniforme de lítio durante o carregamento, e aumenta o armazenamento no ânodo de lítio por meio de reações de liga entre o lítio e o índio, conforme relatado por cientistas americanos no jornal Angewandte Chemie . Seu sucesso decorre da boa difusão de íons de lítio ao longo da camada interfacial.
As baterias de íon de lítio modernas geralmente têm ânodos de grafite que armazenam lítio quando as baterias são carregadas. Uma alternativa interessante é apresentada por baterias com ânodos metálicos, como o metal de lítio, que prometem capacidade de armazenamento significativamente maior. Contudo, um obstáculo significativo que impede sua implementação bem-sucedida tem sido a deposição irregular do metal durante o processo de carregamento, o que leva à formação de dendritos. Após longos usos da bateria, esses dendritos podem crescer tanto que causam um curto-circuito na bateria. Além disso, existem reações colaterais indesejáveis entre os eletrodos de metal reativo e o eletrólito, o que reduz significativamente a vida útil das baterias. A formação de um estábulo, camada de passivação que impede contato posterior seria uma solução ideal; Contudo, não é possível devido à constante expansão e contração do eletrodo ao carregar e descarregar. Isso destrói a camada e expõe o metal ao eletrólito para mais reações. Outras abordagens incluem filmes artificiais ou barreiras físicas.
Pesquisadores que trabalham com Ravishankar Sundararaman no Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, EUA) e Lynden A. Archer da Cornell University agora introduziram uma nova alternativa. Usando química direta de troca iônica sem eletrólise, eles produziram revestimentos de índio em lítio. A simples imersão em uma solução especial de sal de índio é o suficiente. Parte do índio é depositado na superfície do eletrodo de lítio como metal e a concentração de íons de lítio no eletrólito aumenta simultaneamente.
A camada de índio é uniforme e autocurável quando o eletrodo está em uso, se pequenas quantidades de sal de índio forem adicionadas ao eletrólito. Ele permanece intacto durante os ciclos de carga / descarga, sua composição química permanece inalterada, e as reações colaterais são evitadas. Os dendritos também são eliminados, deixando a superfície lisa e compacta.
Usando modelagem de computador, os pesquisadores conseguiram mostrar por que seu método é tão bem-sucedido:os íons de lítio são muito fracamente ligados ao revestimento de índio. Eles formam uma liga com o índio, o que permite que eles se movam muito rapidamente sobre a superfície antes de cruzá-la e serem depositados no eletrodo de lítio subjacente. Em células completas com cátodos comerciais, esses novos eletrodos híbridos de índio-lítio permaneceram estáveis por mais de 250 ciclos, retendo cerca de 90% de sua capacidade.
