p Pesquisadores sul-coreanos desenvolveram um novo tipo de estrutura de eletrodo para baterias secundárias totalmente de estado sólido. Se esta tecnologia for adotada, a densidade de energia das baterias pode aumentar significativamente em comparação com as tecnologias existentes, contribuindo tremendamente para o desenvolvimento de baterias secundárias de alto desempenho. p Uma equipe de pesquisa conjunta do Instituto de Pesquisa de Eletrônica e Telecomunicações (ETRI) e do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST) projetou uma nova estrutura de eletrodo para baterias secundárias de estado sólido após identificar o mecanismo de difusão fácil de íons de lítio entre os ativos materiais. Eles publicaram seus resultados em Cartas de energia ACS , um jornal acadêmico internacional online especializado no setor de energia, administrado pela American Chemical Society (ACS).

p Ao contrário das células primárias, que pode ser usado apenas uma vez, baterias secundárias podem ser recarregadas e usadas repetidamente. A importância da tecnologia de bateria secundária para robôs, carros elétricos, os sistemas de armazenamento de energia (ESS) e drones estão crescendo ano a ano.

p As baterias secundárias de estado sólido usam um eletrólito sólido para transportar íons dentro dos eletrodos da bateria. Eletrólitos sólidos são mais seguros do que eletrólitos líquidos, o que pode causar um incêndio. Além disso, eletrólitos sólidos podem ser implementados em uma célula secundária do tipo bipolar para aumentar a densidade de energia por uma configuração de bateria simples.

p A estrutura do eletrodo de uma célula secundária de estado sólido convencional consiste em um eletrólito sólido responsável pela condução iônica, um aditivo condutor que fornece os meios para a condução de elétrons; material ativo responsável por armazenar energia; e um aglutinante que mantém essas partes constituintes física e quimicamente.

p Pesquisadores do ETRI descobriram por meio de experimentos sistemáticos, Contudo, que os íons são transportados até mesmo entre as partículas de material ativo de grafite. E eles propuseram um novo tipo de estrutura de eletrodo para uma célula secundária de estado sólido consistindo apenas do material ativo e do ligante. Os pesquisadores confirmaram a possibilidade de que, mesmo sem um aditivo de eletrólito sólido dentro dos eletrodos, o desempenho de uma célula secundária totalmente sólida pode ser superior.

p A viabilidade teórica da nova estrutura proposta pelo ETRI foi verificada no DGIST por meio de testes eletroquímicos de um modelo virtual rodando em um supercomputador. Os pesquisadores do ETRI conseguiram demonstrar essa estrutura em um experimento real. O resultado é um eletrodo totalmente de estado sólido dependente da difusão.

p Se a tecnologia ETRI for adotada, o material aditivo de condução sólido se tornará desnecessário no eletrodo; em vez de, o material mais ativo pode ser espremido no mesmo volume. Em outras palavras, a quantidade de material ativo no eletrodo pode aumentar em até 98% em peso e, como resultado, a densidade de energia pode ser 1,5 vezes maior do que o eletrodo de compósito de grafite convencional.

p A tecnologia também oferece vantagens nos aspectos do processo de fabricação. Eletrólitos sólidos do tipo sulfeto, que têm alta condutividade de íons e plasticidade moderada, são considerados excelentes candidatos para a fabricação de baterias totalmente sólidas. Mas devido à sua alta reatividade química, os eletrólitos sólidos do tipo sulfeto deixam os desenvolvedores de baterias com poucas opções quando se trata de solventes e aglutinantes. Em contraste, com o novo eletrodo ETRI, os desenvolvedores podem selecionar livremente o tipo de solvente e aglutinante para usar na bateria porque o eletrodo não contém eletrólitos sólidos que sejam altamente reativos. Isso também permite que os pesquisadores busquem novas abordagens para melhorar o desempenho de todas as células secundárias de estado sólido.

p Dr. Young-Gi Lee, que estava envolvido nesta pesquisa, disse, "Nós revelamos pela primeira vez que os íons podem ser difundidos apenas com materiais ativos. Não estamos mais presos à estrutura usada nas células secundárias de estado sólido existentes. Planejamos desenvolver células secundárias mesmo com altas densidades de energia, usando esta tecnologia. Também garantiremos nossos direitos sobre a tecnologia principal e trabalharemos em uma versão que possa ser comercializada. "

p Embora o ETRI tenha conduzido sua pesquisa usando material ativo de cátodo de grafite, pretende continuar suas pesquisas com base no mesmo conceito, utilizando diversos outros materiais de eletrodos. Também está planejando aprimorar a tecnologia para aumentar a eficiência. Isso pode ser feito eliminando os problemas de interface entre os eletrodos e diminuindo o volume dos eletrodos.