As imagens do microscópio eletrônico mostram a distribuio dos elementos em um eletrólito sólido desordenado: Linha superior: titânio (Ti), zircnio (Zr) e estanho (Sn); linha inferior: hfnio (Hf), fsforo (P) e oxignio (O).
Baterias slidas
Uma das grandes razes para o crescente interesse em baterias de estado slido est em nos livrarmos dos eletrlitos lquidos, aqueles que fazem as baterias de ons de ltio eventualmente pegarem fogo – as baterias slidas tambm so potencialmente mais baratas e devero durar muito mais.
Mas desenvolver uma bateria slida que seja acessvel e contenha energia suficiente para abastecer um carro por centenas de quilmetros com uma nica carga tem sido um obstculo desafiador.
A pesquisadora Yan Zeng, do Laboratrio Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, acredita ter encontrado uma rota para nos colocar mais prximos desse objetivo.
Em vez de pensar em uma bateria slida de ltio, ou em uma bateria slida de sdio, ou de qualquer outro metal, Zeng aposta em usar ligas metlicas, construindo uma bateria slida hbrida, feita com vrios metais.
“Com nossa nova abordagem para baterias de estado slido, voc no precisa abrir mo da economia para obter desempenho. Nosso trabalho o primeiro a resolver esse problema ao projetar um eletrlito slido no apenas com um metal, mas com um grupo de metais de baixo custo,” disse ela.
Os ons se movem significativamente mais rpido atravs do eletrlito slido desordenado (direita) do que em uma bateria de eletrlito slido convencional (esquerda).
[Imagem: Jenny Nuss/Berkeley Lab]
Bateria multimetal
O que Zeng descobriu que uma mistura de vrios metais resulta em um eletrlito slido mais condutor e que menos dependente de uma grande quantidade de um elemento individual, sobretudo de metais raros e caros.
A equipe partiu de prottipos de baterias slidas de ltio e sdio, as mais avanadas hoje, e trabalhou com a adio de mltiplos metais, fazendo uma espcie de dopagem em larga escala do eletrlito slido.
Os materiais multimetlicos apresentaram um desempenho melhor do que o esperado, alcanando uma condutividade inica vrias ordens de grandeza mais rpida do que os eletrlitos de metal nico – a condutividade inica uma medida da rapidez com que os ons de ltio se movem para conduzir as cargas eltricas.
Embora os resultados dos testes sejam inequvocos, a equipe ainda no compreende bem os mecanismos de funcionamento da bateria de mltiplos metais. Eles teorizam que a mistura de muitos tipos diferentes de metais cria novos caminhos – muito parecidos com a adio de vias expressas em uma rodovia congestionada – atravs dos quais os ons de ltio podem se mover rapidamente atravs do eletrlito.
At que tenham essa compreenso, eles precisaro continuar trabalhando na tentativa e erro para descobrir receitas de metais mais eficientes – anlises por microscopia eletrnica mostraram que cada eletrlito multimetal composto de uma fase nica, com distores incomuns dando origem a novas vias de transporte de ons em sua estrutura cristalina.
Fonte: Inovação Tecnologica