p (Phys.org) - Buscando baterias melhores para carregar carros elétricos e armazenar energia renovável, mas intermitente solar e eólica, cientistas do Oak Ridge National Laboratory desenvolveram o primeiro de alto desempenho, eletrólito sólido nanoestruturado para baterias de íon de lítio com maior densidade de energia. p As baterias de íon-lítio de hoje dependem de um eletrólito líquido, o material que conduz íons entre o ânodo carregado negativamente e o cátodo positivo. Mas os eletrólitos líquidos muitas vezes envolvem problemas de segurança por causa de sua inflamabilidade, especialmente quando os pesquisadores tentam embalar mais energia em um volume menor de bateria. Construir baterias com um eletrólito sólido, como os pesquisadores ORNL demonstraram, poderia superar essas preocupações de segurança e restrições de tamanho.

p "Para tornar mais seguro, bateria leve, precisamos do design no início para ter segurança em mente, "disse Chengdu Liang do ORNL, que liderou o estudo recém-publicado no Jornal da American Chemical Society . "Começamos com um material convencional que é altamente estável em um sistema de bateria - em particular um que é compatível com um ânodo de metal de lítio."

p A capacidade de usar metal de lítio puro como ânodo pode, em última análise, render baterias cinco a 10 vezes mais potentes do que as versões atuais, que empregam ânodos à base de carbono.

p "Ciclar metal de lítio altamente reativo em eletrólitos orgânicos inflamáveis ​​causa sérias preocupações de segurança, "Liang disse." Um eletrólito sólido permite que o metal de lítio faça um bom ciclo, com segurança altamente aprimorada. "

p A equipe ORNL desenvolveu seu eletrólito sólido manipulando um material chamado tiofosfato de lítio para que pudesse conduzir íons 1, 000 vezes mais rápido do que sua forma natural em massa. Os pesquisadores usaram um processo químico chamado nanoestruturação, que altera a estrutura dos cristais que compõem o material.

p "Pense nisso em termos de um grande cristal de quartzo vs. areia de praia muito fina, "disse o co-autor Adam Rondinone." Você pode ter o mesmo volume total de material, mas é dividido em partículas muito pequenas que são agrupadas. É feito dos mesmos átomos em aproximadamente as mesmas proporções, mas na nanoescala a estrutura é diferente. E agora este material sólido conduz íons de lítio a uma taxa muito maior do que o grande cristal original. "

p Os pesquisadores continuam testando células de bateria em escala de laboratório, e uma patente sobre a invenção da equipe está pendente.

p "Usamos uma temperatura ambiente, reação baseada em solução que acreditamos pode ser facilmente ampliada, "Rondinone disse." É uma maneira eficiente em termos de energia para fazer grandes quantidades deste material. "