As baterias de iões de lítio (LIBs) são baterias amplamente utilizadas que suportam a sociedade ITC moderna, incluindo smartphones e EVs. LIBs são repetidamente carregados e descarregados por íons de lítio que passam para frente e para trás entre os eletrodos positivos e negativos, com o eletrólito de íons de lítio atuando como uma passagem para os íons.
Normalmente, eletrólitos orgânicos, como carbonato de etileno líquido (EC) e seus géis, têm sido usados ​​como eletrólito de íons de lítio devido à sua resistência à voltagem e condutividade iônica. No entanto, como líquidos e géis são inflamáveis, é preferível uma mudança para eletrólitos sólidos poliméricos mais seguros.

Eletrólitos sólidos poliméricos como polietilenoglicol (PEG) têm sido propostos como eletrólitos de íons de lítio resistentes ao impacto. No entanto, os eletrólitos de polímeros à base de PEG cristalizam perto da temperatura ambiente, resultando em uma queda significativa na condutividade de íons de lítio para cerca de 10 ^-6 S/cm à temperatura ambiente.

Para resolver este problema, um grupo de pesquisa inventou um novo tipo de eletrólito sólido polimérico, combinando uma membrana de polímero poroso com vários mícrons de poros e um eletrólito de polímero à base de polietilenoglicol reticulável à base de PEG. O eletrólito sólido polimérico realizou uma ampla janela de potencial (4,7 V), uma alta condutividade de íons de lítio no 10 ^-4 Classe S/cm, que é equivalente a um líquido e suficiente para uso prático, e um alto número de transferência de íons de lítio (0,39).

Os íons de lítio transferidos no eletrólito se movem em várias direções devido à difusão natural. A distância é de vários µm a 10 µm e nem sempre se move linearmente entre os eletrodos, o que é uma das razões para a diminuição da condutividade iônica. No presente estudo, portanto, o desempenho de eletrólitos de polímeros sólidos à base de PEG foto-reticulados foi melhorado pela composição deles com membranas porosas de tamanho micro.

Este eletrólito sólido polimérico não só apresenta alto desempenho como eletrólito, mas também é esperado que seja eficaz em impedir a formação de dendritos de Li (cristais dendríticos), que podem causar ignição, devido à inclusão de uma membrana porosa. Por meio da realização de LIBs seguras e de alto desempenho, essa conquista contribuirá para a realização de um fornecimento de energia sustentável, que é o sétimo objetivo dos ODS.

O estudo foi publicado na iScience . + Explorar mais

Um eletrólito composto de estado sólido gerado in situ para baterias de metal de lítio de alta tensão