Muito mais duradouro, pode ser possível carregar mais rápido e baterias de metal de lítio mais seguras, de acordo com a pesquisa da Penn State, publicado recentemente em Nature Energy .

Os pesquisadores desenvolveram um modelo tridimensional, esponja de polímero reticulada que se conecta ao revestimento de metal de um ânodo de bateria.

“Este projeto visa desenvolver a próxima geração de baterias de metal, "disse Donghai Wang, professor de engenharia mecânica e pesquisador principal do projeto. "O metal de lítio foi testado em baterias por décadas, mas existem algumas questões fundamentais que inibem seu avanço. "

Sob tensão adicional, como nos métodos de carregamento rápido desejados em veículos elétricos, As baterias de íon de lítio (Li) são vulneráveis ​​ao crescimento dendrítico - formações semelhantes a agulhas que podem reduzir o ciclo de vida e potencialmente causar problemas de segurança - incluindo incêndios ou explosões.

"Nossa abordagem foi usar um polímero na interface do metal de Li, "Wang explicou. O material atua como uma esponja porosa que não só promove a transferência de íons, mas também inibe a deterioração.

"Isso permitiu que o revestimento de metal ficasse livre de dendritos, mesmo em baixas temperaturas e condições de carga rápida, " ele disse.

Wang, que é um membro do corpo docente afiliado dos Institutos de Energia e Meio Ambiente da Penn State, também pertence ao Centro de Tecnologia de Armazenamento e Energia de Bateria, um instituto de pesquisa líder em armazenamento de energia.

Um componente crítico tanto do IEE quanto da missão do BEST Center, este projeto reuniu pesquisadores de diferentes disciplinas da Universidade.

"A colaboração neste grupo realmente ajudou a impulsionar este trabalho, "Explicou Wang." Isso nos permitiu examinar os diferentes aspectos desse problema, da ciência dos materiais, engenheiro químico, química, e perspectivas de engenharia mecânica. "

Neste trabalho colaborativo, O grupo de Long-Qing Chen no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais conduziu um trabalho de modelagem para compreender a melhoria dos ânodos de metal de Li.

As aplicações práticas deste trabalho podem permitir tecnologias de bateria de metal mais poderosas e estáveis, integrantes da vida cotidiana, de acordo com os pesquisadores.

"Em um veículo elétrico, poderia aumentar o alcance de uma unidade antes de precisar de uma carga por centenas de quilômetros, "disse Wang." Isso também pode dar aos smartphones uma vida útil mais longa da bateria. "

Olhando para o futuro, a equipe explorará as aplicações práticas em uma célula de bateria de grande formato para demonstrar suas vantagens e viabilidade.

Wang disse, “Queremos levar essas tecnologias adiante. Com esse trabalho, Tenho certeza de que podemos dobrar o ciclo de vida dessas baterias de metal de lítio. "