p As baterias de hoje não podem absorver toda a energia de um parque eólico em uma noite tempestuosa e mantê-la até que seja necessária no dia seguinte. Uma opção promissora é criar uma bateria de maior capacidade, substituindo o eletrodo negativo em baterias convencionais por um feito de metal de lítio. O problema? Dendritos - depósitos que se formam nas superfícies do eletrodo durante o processo de carregamento - causam curto-circuito nas baterias, levando a sérios riscos de segurança. Recentemente, os cientistas descobriram como prevenir a formação de dendritos. Pela primeira vez, uma equipe incluindo especialistas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do DOE desenvolveu películas protetoras em torno dos ânodos que impediam a formação de dendritos. p Transformar a economia energética de nossa nação significa encontrar melhores maneiras de armazenar energia. As descobertas deste estudo, feito através do Centro Conjunto de Pesquisa de Armazenamento de Energia do DOE (JCESR), poderia ajudar os cientistas a projetar um ânodo de lítio metálico seguro e estável e, por fim, pavimentar o caminho para o uso prático de sistemas de bateria de alta densidade de energia para veículos elétricos e armazenamento de energia renovável.

p Pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory, além do Harbin Institute of Technology, Wuhan University, Tianjin Institute of Power Sources, e o Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA avaliou a eficácia de um aditivo de eletrólito chamado hexafluorofosfato de césio (CsPF6) para melhorar o desempenho da bateria e proteger o eletrodo ou ânodo negativo.

p Os pesquisadores usaram microscopia eletrônica de varredura de alta resolução com análise de energia dispersiva de raios-X para estudar a microestrutura e a composição elementar, e espectroscopia de fotoelétrons de raios-X de alta resolução para uma caracterização química mais detalhada. Ambos os instrumentos estão em EMSL, uma instalação de usuário científico nacional do DOE.

p O aditivo CsPF6 promoveu o crescimento livre de dendritos de filmes feitos de nanobastões de lítio compactados, que se assemelha a um punhado de macarrão espaguete seco. O aditivo de eletrólito também promoveu a criação de uma camada de interface de eletrólito sólido rica em lítio. Esta camada complexa se forma rapidamente a partir dos produtos de decomposição no eletrólito da bateria, a substância em baterias que atua como um meio para conduzir íons de lítio entre os eletrodos. O efeito combinado do aditivo Cs + e da camada SEI contribuiu para que os íons de lítio fossem depositados suavemente na superfície, livre de dendritos, durante o carregamento. Além disso, os filmes de lítio permaneceram livres de dendritos após carregamento e uso repetidos, ou ciclos de deposição / remoção.

p Tomados em conjunto, os resultados mostram que o CsPF6 promove o crescimento ordenado e uniforme de filmes de metal de lítio, protege o ânodo, e melhora o desempenho da bateria.

p Os pesquisadores continuam a compreender os fatores que afetam a formação e evolução da camada SEI e outros componentes da bateria para estabilizar o desempenho de longo prazo do metal de lítio e outros ânodos de metal.