As baterias de estado sólido não contêm peças líquidas que possam vazar ou pegar fogo. Por esta razão, eles não requerem resfriamento, e são considerados muito mais seguros, mais confiável, e mais duradouro do que as baterias de íon de lítio tradicionais. Os cientistas de Juelich agora introduziram um novo conceito que permite correntes até 10 vezes maiores durante a carga e descarga do que anteriormente descrito na literatura.

A corrente baixa é considerada um dos maiores obstáculos no desenvolvimento de baterias de estado sólido porque as baterias levam um tempo relativamente longo para carregar, geralmente cerca de 10 a 12 horas no caso de uma bateria totalmente descarregada. O novo tipo de célula que os cientistas de Jülich desenvolveram, Contudo, leva menos de uma hora para recarregar.

“Com os conceitos descritos até agora, apenas correntes de carga e descarga muito pequenas eram possíveis devido a problemas nas interfaces de estado sólido internas. É aqui que nosso conceito baseado em uma combinação favorável de materiais entra em jogo, e já o patenteamos, "explica o Dr. Hermann Tempel, líder do grupo no Instituto Juelich para Pesquisa Energética e Climática (IEK-9).

Em baterias convencionais de íon-lítio, um eletrólito líquido é usado, que normalmente entra em contato com os eletrodos muito bem. Com suas superfícies texturizadas, os eletrodos absorvem o líquido como uma esponja, criando uma grande área de contato. Em princípio, dois sólidos não podem ser unidos perfeitamente. A resistência de contato entre os eletrodos e o eletrólito é correspondentemente alta. "Para permitir o maior fluxo possível de corrente através dos limites da camada, usamos materiais muito semelhantes para produzir todos os componentes. O ânodo, cátodo, e os eletrólitos foram todos feitos de diferentes compostos de fosfato para permitir taxas de carregamento maiores do que 3C (a uma capacidade de cerca de 50 mAh / g). Isso é dez vezes maior do que os valores encontrados na literatura, "explica Hermann Tempel.

O eletrólito sólido serve como um material transportador estável ao qual eletrodos de fosfato são aplicados em ambos os lados usando o processo de impressão em tela. Os materiais usados ​​têm preços razoáveis ​​e são relativamente fáceis de processar. Ao contrário das baterias convencionais de íon de lítio, a nova bateria de estado sólido também está praticamente livre de substâncias tóxicas ou prejudiciais.

"Nos testes iniciais, a nova célula da bateria foi muito estável em 500 ciclos de carga e descarga e manteve mais de 84 por cento de sua capacidade original, "disse o Dr. Shicheng Yu." Ainda há espaço para melhorias aqui. Teoricamente, uma perda de capacidade de menos de 1 por cento deve ser viável, "disse Yu, que desenvolveu e testou a bateria como parte de um programa de financiamento do Conselho de Bolsas de Estudo da China (CSC) no Instituto Jülich para Pesquisa de Energia e Clima (IEK-9).

Diretor do instituto, Prof. Ruediger-A. Eichel também está convencido das vantagens do novo conceito de bateria. “A densidade de energia já é muito alta em torno de 120 mAh / g, mesmo que ainda esteja um pouco abaixo das baterias de íon de lítio atuais, "diz Eichel. Além do desenvolvimento para eletromobilidade, O porta-voz do tópico "armazenamento de bateria" na Associação Helmholtz acredita que baterias de estado sólido também serão usadas em outras áreas no futuro:"Baterias de estado sólido estão sendo desenvolvidas atualmente com prioridade como armazenamento de energia para veículos elétricos de próxima geração. Mas também acreditamos que as baterias de estado sólido prevalecerão em outros campos de aplicação que requerem uma longa vida útil e operação segura, como tecnologia médica ou componentes integrados na área de casa inteligente, "diz Eichel.