Engenheiros da Universidade de Maryland desenvolveram um meio de superar obstáculos no desenvolvimento de baterias de estado sólido, principalmente alta resistência e baixa capacidade. Dr. Eric Wachsman, Diretor do Maryland Energy Innovation Institute e William L. Crentz Centennial Chair in Energy Research, e seu grupo quebrou essas barreiras através da fabricação de uma arquitetura de eletrólito sólido microestruturada com base em um condutor de Li cerâmico Li7La3Zr2O12 (LLZ) dopado. O artigo que descreve esta técnica foi publicado recentemente em Materiais Hoje .

Dr. Eric Wachsman, pesquisador principal, observado, "Tem havido um tremendo interesse em baterias de estado sólido devido à sua segurança inerente e potencial para um aumento de mudança de jogo na densidade de energia pelo uso de ânodos de metal de Li. No entanto, até este trabalho, as densidades de corrente de ciclo de lítio eram muito baixas para atingir taxas de carga e descarga comercialmente viáveis. Agora que isso foi alcançado, o potencial das baterias de estado sólido pode finalmente ser realizado. "

As estruturas de três camadas foram produzidas por meio de um baixo custo, processo de tapecasting facilmente escalonável. Sem lacunas entre os grãos, a camada densa está livre de defeitos estruturais, bloqueando o crescimento do lítio dendrítico que poderia causar um curto-circuito na célula e aumentar a resistência mecânica. A estrutura de tricamada LLZ poroso-denso-poroso serve a várias funções, resultando em uma baixa resistência, estrutura mecanicamente forte capaz de ciclos de lítio de alta taxa.

Dr. Greg Hitz, CTO de sistemas de armazenamento de íons, uma empresa de inicialização de bateria fora do UMD, também afirmou, "A vasta experiência do nosso grupo como eletroquímicos e ceramistas levou ao design de três camadas que acreditamos ser a configuração ideal para baterias de estado sólido de última geração. A demonstração da ciclagem de lítio de alta taxa na estrutura de cerâmica de três camadas foi a realização de nossa visão plurianual e representa uma plataforma para lítio-enxofre, cátodos de óxido em camadas, espinélios de alta tensão, ou outros produtos químicos de bateria futuros. "

A técnica já ultrapassou a meta de densidade de corrente do DOE Fast-Charge com uma grande capacidade de área por ciclo, que nunca foi demonstrado anteriormente para o ciclo de lítio em eletrólitos sólidos. O trabalho futuro se concentrará no aumento da capacidade de galvanização cumulativa e na fração de lítio passada por ciclo para atingir ainda mais essas metas. Esses resultados oferecem um meio comercialmente viável de produzir produtos seguros, incombustível, baterias de lítio com alta energia específica e alta densidade específica.