Professores do Centro Skoltech para Ciência e Tecnologia de Energia (CEST), A Lomonosov Moscow State University e o College de France compartilharam sua visão sobre a importância da química do estado sólido nos avanços atualmente esperados das baterias de íons metálicos contemporâneas e futuras. A opinião foi contribuída como uma revisão convidada para Nature Communications .

As baterias de íons metálicos são os principais motores que permitem uma transferência suave para fontes renováveis ​​e energia verde para um planeta sustentável. Os materiais de eletrodo artisticamente projetados contribuíram muito para o desenvolvimento de baterias de íon-lítio de alto desempenho que acabaram sendo marcadas pelo Prêmio Nobel de 2019, que significava o papel da química de estado sólido. O design direcionado de novos materiais de bateria de íons de metal para levar a tecnologia ao próximo nível representa claramente um grande desafio para a comunidade química de hoje.

As propriedades individuais de átomos e íons codificados na Tabela Periódica, juntamente com as tendências e princípios fundamentais multiplicados por outros níveis de complexidade, constituem uma infinidade de combinações possíveis para os cientistas encontrarem novos eletrodos de bateria. Obviamente, os pesquisadores precisam de diretrizes sólidas enquanto procuram, por meio desse enorme espaço de parâmetros, as melhores combinações e estruturas químicas.

A crítica publicada em Nature Communications resume e explica os princípios químicos fundamentais e receitas e discute as conquistas recentes feitas no projeto de materiais de eletrodo e eletrólitos sólidos, manifestando a interação entre a composição química, cristal e estrutura eletrônica e propriedades eletroquímicas. Os autores enfatizaram o papel crucial dos métodos avançados:difração, técnicas de imagem e caracterização espectroscópica juntamente com abordagens de química de estado sólido para melhorar os materiais da bateria, abrindo direções emergentes para estudos futuros.

Professor Stanislav Fedotov diz, "Em uma perspectiva próxima, prevemos descobertas mais essenciais de materiais funcionais possibilitados pela química do estado sólido. Todos os alunos e pesquisadores que desejam contribuir para o desenvolvimento de tecnologias atuais e futuras para fazer um mundo melhor são bem-vindos a se inscrever em nossos cursos de química de materiais ministrados no mestrado e doutorado em ciência dos materiais. programas na Skoltech. "

Professor Artem Abakumov, diretor do CEST, diz, "Com esta breve revisão, demonstramos que, por trás de pesquisas aparentemente aplicadas visando o produto específico - baterias de íons de metal - uma riqueza de ciência fundamental está oculta. O projeto racional de materiais eletroativos avançados e eletrólitos sólidos para as baterias do futuro exige uma compreensão profunda da química do cristal, ligação química e estrutura eletrônica de sólidos, transporte iônico, eletroquímica e técnicas de caracterização atualizadas, juntamente com a visão ampla proveniente dos ramos adjacentes da química do estado sólido. Poderosos métodos computacionais de design e descoberta de materiais irão capacitar os pesquisadores em um futuro próximo, mas eles devem agir lado a lado com a sabedoria científica trazida por uma abordagem multifacetada de química de estado sólido. "