p Lynden Archer, professor de engenharia química da Cornell University, acredita que deve haver uma revolução na tecnologia das baterias - e acha que seu laboratório deu um dos primeiros tiros. p "O que temos agora [em tecnologia de bateria de íon-lítio] está realmente no limite de suas capacidades, "disse Archer." A bateria de íons de lítio, que se tornou o carro-chefe no desenvolvimento de novas tecnologias eletrônicas, opera com mais de 90% de sua capacidade teórica de armazenamento. Pequenos ajustes de engenharia podem levar a baterias melhores com mais armazenamento, mas esta não é uma solução de longo prazo. "

p "Você precisa de um tipo de mudança radical de mentalidade, " ele disse, "e isso significa que você quase tem que começar do início."

p Snehashis "Sne" Choudhury, Ph.D. '18, surgiu com o que Archer chama de solução "elegante" para um problema fundamental com baterias recarregáveis ​​que usam ânodos de lítio metálicos com alta densidade de energia:às vezes instabilidade catastrófica devido a dendritos, que são espinhos de lítio que crescem do ânodo conforme os íons viajam para frente e para trás através do eletrólito durante os ciclos de carga e descarga.

p Se o dendrito rompe o separador e atinge o cátodo, podem ocorrer curto-circuito e incêndio. Foi demonstrado que eletrólitos sólidos suprimem o crescimento de dendritos mecanicamente, mas às custas do transporte rápido de íons. Solução de Choudhury:confinar o crescimento de dendritos pela estrutura do próprio eletrólito, que pode ser controlado quimicamente.

p Usando um procedimento de reação que o grupo Archer introduziu em 2015, eles empregam "nanopartículas cabeludas reticuladas - um enxerto de nanopartículas de sílica e um polímero funcionalizado (óxido de polipropileno) - para criar um eletrólito poroso que efetivamente alonga a rota que os íons devem seguir para viajar do ânodo para o cátodo e vice-versa, aumentando drasticamente a vida útil do ânodo.

p Seu papel, "Confinamento da eletrodeposição de metais em eletrólitos estruturados, "foi publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences . Choudhury e Dylan Vu - um jovem graduando em engenharia química - são co-autores.

p Choudhury, que está indo para a Universidade de Stanford para seu trabalho de pós-doutorado, também desenvolveu um método para visualização direta do funcionamento interno de sua bateria experimental. O grupo confirmou as previsões teóricas sobre o crescimento de dendritos com o dispositivo de Choudhury.

p "Isso é algo que eu queria fazer, Eu acho, três Ph.D. a vida dos alunos, "disse Archer, que está na Cornell desde 2000, com uma risada. "O que Sne foi capaz de fazer foi projetar uma célula que nos permitiu, muito elegantemente, visualizar o que está ocorrendo na interface metal-lítio, dando-nos agora a capacidade de ir além das previsões teóricas. "

p Outra novidade desse trabalho, Archer disse, está "derrubando uma espécie de cânone" na ciência da bateria. Há muito se afirma que, a fim de suprimir o crescimento dendrítico, o separador dentro da bateria deve ser mais forte do que o metal que está tentando suprimir, mas o separador de polímero poroso de Choudhury - com tamanhos de poros médios abaixo de 500 nanômetros - demonstrou conter o crescimento.