Pela primeira vez, os cientistas observaram diretamente como os íons de lítio navegam por um labirinto molecular para alcançar um eletrodo em uma bateria. As descobertas, publicadas na revista Nature, podem ajudar os pesquisadores a projetar baterias mais eficientes e duradouras.

As baterias de íons de lítio são usadas em diversos dispositivos eletrônicos, de laptops a telefones celulares. Eles funcionam transportando íons de lítio entre um eletrodo positivo (ânodo) e um eletrodo negativo (cátodo). Quando a bateria está carregando, os íons de lítio passam do cátodo para o ânodo. Quando a bateria está descarregando, os íons de lítio passam do ânodo para o cátodo.

A eficiência de uma bateria de íons de lítio depende da rapidez com que os íons de lítio podem se mover entre os eletrodos. Isto é determinado pelo tamanho e formato dos poros no material do eletrodo. Se os poros forem muito pequenos, os íons de lítio terão dificuldade em se mover através deles. Se os poros forem muito grandes, os íons de lítio poderão se mover com muita facilidade e a bateria perderá energia.

Os pesquisadores usaram um microscópio eletrônico de transmissão de varredura (STEM) para obter imagens de íons de lítio enquanto eles se moviam através de um labirinto molecular em um material de eletrodo de bateria. O STEM permitiu aos pesquisadores ver os íons de lítio em nível atômico.

Os pesquisadores descobriram que os íons de lítio se moviam pelo labirinto saltando de uma molécula para outra. O processo de salto foi facilitado pela presença de defeitos no material do eletrodo. Esses defeitos criaram caminhos que permitiram que os íons de lítio se movessem com mais facilidade.

As descobertas podem ajudar os pesquisadores a projetar novos materiais de eletrodos que permitam que os íons de lítio se movam com mais rapidez e facilidade. Isso poderia levar a baterias mais eficientes e duradouras.