Entre uma infinidade de caminhos diferentes sendo investigados no armazenamento de energia, as baterias de estado sólido são consideradas por muitos como a tecnologia mais promissora para superar questões bem documentadas de custo, desempenho de longo prazo e segurança contra incêndio.
E, dentro das baterias de estado sólido, os pesquisadores estão trabalhando em uma série de diferentes materiais e estruturas de dispositivos, cada um com seu próprio conjunto de desafios e benefícios. Normalmente, esses desafios estão em alcançar condutividade e estabilidade suficientes, bem como em desenvolver materiais e processos para fabricação em grande escala.
Cientistas do Instituto de Pesquisa em Telecomunicações e Eletrônica da Coréia do Sul (ETRI) colaboraram com um grupo do Instituto de Ciência e Tecnologia Daegu Gyeongbuk (DGIST) para apresentar uma nova abordagem para o projeto de baterias de estado sólido, com base no que eles chamam eletrodos de estado sólido dependentes de difusão.
A chave para esta abordagem foi a descoberta de que os íons podem ser transportados entre as partículas ativas de grafite, o que significa que nenhum aditivo é necessário para aumentar a condução do íon. Isso implica que os eletrodos precisam apenas conter o material de armazenamento ativo e um ligante, o que permitiria aumentar a capacidade de armazenamento e potencialmente simplificar a produção devido à presença de menos materiais e à abertura de mais opções para materiais solventes e ligantes.
Os cientistas do ETRI levaram essa teoria ao DGIST, que conseguiu confirmar sua viabilidade por meio do uso de modelos virtuais. ETRI foi então capaz de demonstrar a estrutura em experimentos reais. O trabalho é descrito no artigo «Eletrodo de Grafite Dependente de Difusão para Baterias de Estado Sólido com Densidade de Energia Extremamente Alta», publicado na ACS Energy Letters.
“Revelamos pela primeira vez que os íons podem ser difundidos apenas com materiais ativos. Não estamos mais presos à estrutura usada nas células secundárias de estado sólido existentes ”, disse o pesquisador do ETRI Young-Gi Lee. “Planejamos desenvolver células secundárias mesmo com altas densidades de energia, usando essa tecnologia. Também garantiremos nossos direitos à tecnologia principal e trabalharemos em uma versão que possa ser comercializada. «
No lado da pesquisa, a ETRI afirma ainda que planeja investigar se a mesma abordagem pode trazer melhor desempenho para materiais diferentes de grafite e também funcionará na interface do eletrodo para extrair ainda mais desempenho das baterias e fazer eletrodos mais finos.
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