p Os pesquisadores desenvolveram um método de visualização que determinará a distribuição de componentes em eletrodos de bateria usando microscopia de força atômica. O método fornece insights sobre as condições ideais de eletrodos compostos e nos leva um passo mais perto de sermos capazes de fabricar baterias totalmente de estado sólido de próxima geração. p As baterias de íon-lítio são amplamente utilizadas em dispositivos inteligentes e veículos. Contudo, sua inflamabilidade os torna uma preocupação de segurança, decorrentes de vazamento potencial de eletrólitos líquidos.

p As baterias de íon de lítio de estado sólido surgiram como uma alternativa devido à sua melhor segurança e estabilidade eletroquímica mais ampla. Apesar de suas vantagens, baterias de íon de lítio totalmente sólidas ainda têm desvantagens, como condutividade iônica limitada, áreas de contato insuficientes, e alta resistência interfacial entre o eletrodo e o eletrólito sólido.

p Para resolver esses problemas, estudos foram conduzidos em eletrodos compostos nos quais aditivos condutores de íons de lítio são dispersos como um meio para fornecer caminhos condutores de íons na interface e aumentar a condutividade iônica geral.

p É muito importante identificar a forma e distribuição dos componentes usados ​​nos materiais ativos, condutores de íons, ligantes, e aditivos condutores em escala microscópica para melhorar significativamente o desempenho de operação da bateria.

p O método desenvolvido é capaz de distinguir regiões de cada componente com base na sensibilidade do sinal detectado, usando vários modos de microscopia de força atômica em uma base multiescala, incluindo microscopia eletroquímica de deformação e microscopia de força lateral.

p Para este projeto de pesquisa, ambos os eletrodos convencionais e eletrodos compostos foram testados, e os resultados foram comparados. Regiões individuais foram distinguidas e a correlação em nanoescala entre a distribuição da reatividade iônica e a distribuição da força de atrito dentro de uma única região foi determinada para examinar o efeito da distribuição do ligante na cepa eletroquímica.

p A equipe de pesquisa explorou a amplitude / fase da microscopia de deformação eletroquímica e a dependência da força de fricção da microscopia de força lateral na tensão do conversor CA e na força de carregamento da ponta, e usaram suas sensibilidades como marcadores para cada componente no ânodo composto.

p Este método permite a observação multiescala direta do eletrodo composto em condições ambientais, distinguir vários componentes e medir suas propriedades simultaneamente.

p O autor principal, Dr. Hongjun Kim, disse:"É fácil preparar a amostra de teste para observação, enquanto fornece resolução espacial e resolução de intensidade muito mais altas para os sinais detectados." Ele adicionou, "O método também tem a vantagem de fornecer informações 3-D sobre a morfologia da superfície dos espécimes observados."

p O professor Seungbum Hong, do Departamento de Ciências e Engenharia de Materiais, disse:"Esta técnica analítica usando microscopia de força atômica será útil para entender quantitativamente qual papel cada componente de um material composto desempenha nas propriedades finais."

p "Nosso método não apenas irá sugerir a nova direção para o projeto de bateria de estado sólido de próxima geração em uma base multiescala, mas também estabelecerá a base para a inovação no processo de fabricação de outros materiais eletroquímicos."