p As baterias de íon de lítio freqüentemente desenvolvem estruturas semelhantes a agulhas entre os eletrodos que podem causar curto-circuito nas baterias e às vezes causar incêndios. Agora, uma equipe internacional de pesquisadores encontrou uma maneira de crescer e observar essas estruturas para entender maneiras de impedir ou prevenir seu aparecimento. p "É difícil detectar a nucleação de um tal bigode e observar seu crescimento porque ele é minúsculo, "disse Sulin Zhang, professor de engenharia mecânica, Estado de Penn. "A reatividade extremamente alta do lítio também torna muito difícil examinar experimentalmente sua existência e medir suas propriedades."

p Os bigodes e dendritos de lítio são estruturas semelhantes a agulhas com apenas algumas centenas de nanômetros de espessura que podem crescer do eletrodo de lítio através de eletrólitos líquidos ou sólidos em direção ao eletrodo positivo, causando curto-circuito na bateria e, às vezes, causando incêndio.

p A equipe colaborativa da China, Georgia Tech e Penn State cultivaram com sucesso bigodes de lítio dentro de um microscópio eletrônico de transmissão ambiental (ETEM) usando uma atmosfera de dióxido de carbono. A reação do dióxido de carbono com o lítio forma uma camada de óxido que ajuda a estabilizar os bigodes.

p Eles relatam seus resultados online esta semana em Nature Nanotechnology . O artigo é "Revelando o crescimento e a geração de tensão de bigodes de lítio por ETEM-AFM in situ."

p De forma inovadora, a equipe usou uma ponta de microscópio de força atômica (AFM) como contra-eletrodo e a técnica ETEM-AFM integrada permite imagens simultâneas do crescimento do bigode e medição do estresse de crescimento. Se o estresse de crescimento for muito alto, ele penetraria e fraturaria o eletrólito sólido e permitiria que os bigodes continuassem a crescer e, eventualmente, causaria um curto-circuito na célula.

p "Agora que sabemos o limite do estresse de crescimento, podemos projetar os eletrólitos sólidos de acordo para evitá-lo, "Disse Zhang. Baterias de estado sólido baseadas em metal de lítio são desejáveis ​​por causa da maior segurança e densidade de energia mais alta.

p Esta nova técnica será bem recebida pelas comunidades de mecânica e eletroquímica e será útil em muitas outras aplicações, Zhang disse.

p O próximo passo da equipe é olhar para o dendrito conforme ele se forma contra um eletrólito de estado sólido mais realista sob TEM para ver exatamente o que acontece.