p Yuan Yang, professor assistente de ciência de materiais e engenharia na Columbia Engineering, desenvolveu um novo método que pode levar a baterias de lítio mais seguras, têm bateria de longa duração, e são dobráveis, proporcionando novas possibilidades, como smartphones flexíveis. Sua nova técnica usa modelagem de gelo para controlar a estrutura do eletrólito sólido para baterias de lítio que são usadas em eletrônicos portáteis, Veículos elétricos, e armazenamento de energia no nível da rede. O estudo foi publicado online em 24 de abril em Nano Letras . p Eletrólito líquido é usado atualmente em baterias de lítio comerciais, e, como todos agora sabem, é altamente inflamável, causando problemas de segurança com alguns laptops e outros dispositivos eletrônicos. A equipe de Yang explorou a ideia de usar eletrólito sólido como substituto do eletrólito líquido para fazer baterias de lítio totalmente sólidas. Eles estavam interessados ​​em usar modelos de gelo para fabricar estruturas alinhadas verticalmente de eletrólitos sólidos de cerâmica, que fornecem vias rápidas de íons de lítio e são altamente condutivas. Eles resfriaram a solução aquosa com partículas de cerâmica do fundo e, em seguida, deixaram o gelo crescer e afastar e concentrar as partículas de cerâmica. Eles então aplicaram um vácuo para fazer a transição do gelo sólido para um gás, deixando uma estrutura alinhada verticalmente. Finalmente, eles combinaram essa estrutura de cerâmica com polímero para fornecer suporte mecânico e flexibilidade ao eletrólito.

p “Em dispositivos eletrônicos portáteis, bem como veículos elétricos, baterias de lítio de estado sólido flexíveis não só resolvem os problemas de segurança, mas também podem aumentar a densidade de energia da bateria para transporte e armazenamento. E eles mostram uma grande promessa na criação de dispositivos dobráveis, "diz Yang, cujo grupo de pesquisa está focado em armazenamento e conversão de energia eletroquímica e gerenciamento de energia térmica.

p Pesquisadores em estudos anteriores usaram partículas de cerâmica dispersas aleatoriamente em eletrólito de polímero ou eletrólitos de cerâmica semelhantes a fibra que não estão alinhados verticalmente. "Pensamos que, se combinássemos a estrutura alinhada verticalmente do eletrólito de cerâmica com o eletrólito de polímero, seríamos capazes de fornecer uma rodovia rápida para íons de lítio e, assim, aumentar a condutividade, "diz Haowei Zhai, Estudante de doutorado de Yang e principal autor do artigo. "Acreditamos que esta é a primeira vez que alguém usa o método de modelagem de gelo para fazer eletrólito sólido flexível, que é não inflamável e não tóxico, em baterias de lítio. Isso abre uma nova abordagem para otimizar a condução de íons para baterias recarregáveis ​​de próxima geração. "

p Além disso, os pesquisadores dizem, esta técnica poderia, em princípio, melhorar a densidade de energia das baterias:Usando o eletrólito sólido, o eletrodo negativo da bateria de lítio, atualmente uma camada de grafite, poderia ser substituído por metal de lítio, e isso poderia melhorar a energia específica da bateria em 60% a 70%. Yang e Zhai planejam trabalhar na otimização das qualidades do eletrólito combinado e montar o eletrólito sólido flexível junto com os eletrodos da bateria para construir um protótipo de uma bateria de lítio completa.

p "Esta é uma ideia inteligente, "diz Hailiang Wang, professor assistente de química na Universidade de Yale. "A estrutura projetada de forma racional realmente ajuda a melhorar o desempenho do eletrólito composto. Acho que essa é uma abordagem promissora."