p Os pesquisadores estão usando nêutrons para estudar um material de bateria que poderia oferecer uma alternativa mais segura ao componente líquido inflamável encontrado na maioria dos tipos de baterias de íon-lítio. p Rob Schmidt, um pesquisador de pós-doutorado no Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia, e seus colaboradores estão usando nêutrons no High Flux Isotope Reactor (HFIR) para estudar um material granada de núcleo sólido como um possível substituto para os núcleos líquidos inflamáveis ​​freqüentemente usados ​​em baterias de íon-lítio.

p As baterias contêm um material central conhecido como eletrólito, que permite que os íons viajem entre as extremidades positiva e negativa da célula para manter uma carga equilibrada. Contudo, a maioria dos eletrólitos líquidos usados ​​hoje em baterias de íon-lítio são inflamáveis. Schmidt está investigando um material de eletrólito sólido para uso potencial na próxima geração de baterias de íon-lítio para maior segurança e confiabilidade.

p A equipe está usando a alta sensibilidade do CG-1D ao lítio para rastrear a progressão do íon de lítio através do eletrólito e para observar as condições que levam à formação de dendritos indesejados. Dendritos, filamentos finos de metal de lítio que podem se formar dentro das células da bateria, degradam o desempenho da bateria, criando variações indesejadas nas distribuições de corrente elétrica.

p "O lítio é um material de metal macio, então, um dendrito de lítio é capaz de passar por líquidos com bastante facilidade, o que facilita o curto-circuito das baterias, "disse Schmidt." O lítio não deve passar por um duro, material semelhante a cerâmica, como o material granada que estamos estudando, mas é assim. Queremos saber por que e como isso acontece. "

p Schmidt formulou a hipótese de que a primeira etapa para a falha é muita corrente de íons em uma área, seguido pela formação de dendritos em áreas que possuem maior densidade de corrente de íons de lítio. O dendrito pode criar um caminho mais fácil para as cargas iônicas se moverem do que o eletrólito. Um dendrito parcialmente formado concentra a corrente de íons em direção a esse caminho mais fácil; uma vez que o dendrito se forma totalmente entre os dois eletrodos, ele cria um curto-circuito elétrico interno.

p "Você realmente não pode ver os dendritos bem por sondagem com raios-x, mas com nêutrons, você pode ver onde o lítio realmente absorve nêutrons, muito bem, " ele disse.

p Se os nêutrons podem ajudar a equipe a entender melhor como os dendritos se formam, eles podem ser capazes de informar o projeto de baterias novas e, em última análise, mais seguras.