Na busca por um confiável, carregamento rápido, bateria de clima frio para automóveis, uma automontagem, camada fina de moléculas eletroquimicamente ativas pode ser a solução, de acordo com uma equipe ou pesquisadores.

"A bateria de metal de lítio é a próxima geração de bateria depois da bateria de íon de lítio, "disse Donghai Wang, professor de engenharia mecânica e pesquisador-chave do Centro de Tecnologia de Armazenamento de Energia e Bateria, Estado de Penn. “Ele usa um ânodo de lítio e tem maior densidade de energia, mas tem problemas com o crescimento dendrítico, baixa eficiência e baixo ciclo de vida. "

A solução para esses problemas, de acordo com os pesquisadores, é uma monocamada de automontagem que é eletroquimicamente ativa para que possa se decompor em seus componentes adequados e proteger a superfície do ânodo de lítio.

A bateria é composta de ânodo de lítio, um cátodo de óxido de metal de lítio e um eletrólito que também tem materiais condutores de íons de lítio e os protetores, camada de filme fino. Sem esta camada, a bateria tenderia a desenvolver picos de cristal de lítio se carregada rapidamente ou em condições frias. Esses picos de lítio eventualmente causam curto-circuito na bateria, diminuindo muito a utilidade e o ciclo de vida.

"A chave é ajustar a química molecular para se automontar na superfície, "disse Wang." A monocamada fornecerá uma boa interface de eletrólito sólido durante o carregamento, e proteger o ânodo de lítio. "

Os pesquisadores depositam a monocamada em uma fina camada de cobre. Quando a bateria carrega, o lítio atinge a monocamada e se decompõe para formar uma camada interfacial estável. Algum lítio é depositado no cobre junto com a camada restante, e a porção decomposta das reformas da camada original no topo do lítio, protegendo o lítio e evitando a formação de dendritos de lítio.

De acordo com os pesquisadores, esta tecnologia pode aumentar a quantidade de capacidade de armazenamento da bateria e pode aumentar o número de vezes que a bateria pode ser carregada. Contudo, neste ponto, a bateria só pode ser carregada algumas centenas de vezes. Os pesquisadores relataram seu trabalho em uma edição recente da Nature Energy .

"O segredo é que essa tecnologia mostra a capacidade de formar uma camada quando necessário a tempo e se decompor e se reformar espontaneamente para que fique no cobre e também cubra a superfície do lítio, "disse Wang." Eventualmente, poderia ser usado para drones, carros, ou algumas baterias muito pequenas usadas para aplicações subaquáticas em baixas temperaturas.