p A maioria das pessoas vê os defeitos como falhas. Alguns pesquisadores da Michigan Technological University, Contudo, vê-los como oportunidades. Limites gêmeos - que são pequenos, defeitos simétricos nos materiais - podem representar uma oportunidade para melhorar as baterias de íon-lítio. Os defeitos de limite duplo atuam como estradas de energia e podem ajudar a obter um melhor desempenho das baterias. p Esta descoberta, publicado em Nano Letras no início deste ano, vira uma noção anteriormente sustentada de defeitos materiais em sua cabeça. Reza Shahbazian – Yassar ajudou a conduzir o estudo e tem um cargo conjunto na Michigan Tech como Richard &Elizabeth Henes professor associado em nanotecnologia e professor associado adjunto em ciência de materiais e engenharia. Anmin Nie, um pesquisador sênior de pós-doutorado em seu grupo, conduziu o estudo.

p Nie diz que defeitos de material, incluindo fronteiras gêmeas, ocorrem naturalmente e a maioria das pesquisas anteriores se concentrou em removê-los dos materiais.

p “Nós olhamos para a nanoestrutura dos materiais da bateria que estão lá fora, "ele explica." Temos notado alguns defeitos, como limites de gêmeos, que existem nesses materiais podem ser bons canais que nos ajudarão a transportar íons de lítio. "

p Esse movimento de íons é a chave para fazer melhor, baterias mais fortes.

p Como funcionam as baterias de íon-lítio

p As baterias alimentam a maioria de nossos aparelhos. Shahbazian-Yassar diz, "O foco nos últimos anos tem sido as baterias recarregáveis ​​- mais especificamente a bateria de íon de lítio."

p Isso porque as baterias de íon de lítio são leves, embalar um golpe colossal de densidade de energia, e sua eficiência continua a subir. Como todas as baterias básicas, aqueles que funcionam com íons de lítio dependem de íons transportados de um lugar para outro. Tecnicamente falando, que fica entre o ânodo e o cátodo, e uma corrente elétrica persuade os íons a embaralharem entre eles. Uma bateria fraca significa que há menos troca acontecendo entre o ânodo e o cátodo. Fronteiras gêmeas podem ajudar a impulsionar essa troca ou talvez estendê-la, esperançosamente sem perder a vida da bateria.

p Limites gêmeos em óxidos de estanho

p Limites gêmeos basicamente são imagens espelhadas, lugares em um material onde um lado dos arranjos atômicos reflete o outro. Eles costumam resultar ao fazer um material, que desloca os átomos um pouco fora do lugar.

p "Sem uma visão detalhada dos arranjos atômicos, alguém pode pensar que a estrutura do material do eletrodo é perfeita, mas então, quando você presta atenção no nível atômico, você notará que esses átomos são todos simétricos com um plano, "Nie disse, explicando que a simetria causa problemas porque cria pontos fracos.

p Ao mesmo tempo, essa simetria é o que fornece uma rota para os íons viajarem. Shahbazian-Yassar e sua equipe receberam uma bolsa da Divisão de Pesquisa de Materiais da Fundação Nacional de Ciência no outono passado para explorar isso e agora mostraram que uma fronteira dupla atua como uma rodovia para o transporte de íons de lítio.

p "Normalmente, o espaço livre disponível dentro do cristal é o que os íons usam para entrar ou sair do eletrodo, "Shahbazian-Yassar diz, explicando que o espaço é como uma cidade lotada com ruas estreitas e os íons se assemelham a carros em movimento. "Se houver um acidente, construção de estrada, ou simplesmente tráfego, os carros não podem passar facilmente pelas ruas - fenômeno semelhante acontece com as baterias.

p Os íons de lítio precisam de estradas largas e abertas para entrar e sair dos eletrodos da bateria. Qualquer obstrução aos íons em movimento reduzirá a quantidade de energia ou potência extraída de uma bateria.

p Próximas etapas no armazenamento de energia

p A equipe de pesquisa examinou limites gêmeos em óxidos de estanho, mas Shahbazian-Yassar diz que é aplicável em muitos materiais de bateria. O próximo passo é descobrir como otimizar esses defeitos para equilibrar a integridade mecânica com a quantidade de estruturas gêmeas. Encontrar esse equilíbrio será o foco das próximas etapas dos pesquisadores, e esta nova descoberta sobre os limites dos gêmeos estabelece a base para o aprimoramento das baterias de íon-lítio.