Inglês 
Espanhol 
Pesquisadores do Instituto Max Planck identificaram como a pressão interna dos dendritos de lítio rompe o eletrólito cerâmico das baterias de estado sólido, um avanço que pode ajudar no desenvolvimento de modelos mais seguros, duráveis e capazes de armazenar mais energia.
As baterias de estado sólido são apontadas como uma das tecnologias mais promissoras para ampliar a autonomia de smartphones, veículos elétricos e outros dispositivos. Porém, um problema microscópico ainda impede que esse avanço chegue plenamente ao mercado: o crescimento de dendritos de lítio.
Essas estruturas semelhantes a pequenas árvores surgem durante o carregamento, avançam pelo eletrólito sólido e podem provocar curtos-circuitos internos. Agora, pesquisadores do Instituto Max Planck para Materiais Sustentáveis identificaram como esse processo causa fraturas capazes de levar a bateria à falha.
Baterias de estado sólido enfrentam um obstáculo microscópico
Diferentemente das baterias convencionais de íon-lítio, que usam eletrólito líquido entre dois eletrodos sólidos, esse modelo substitui o líquido por um material sólido. A mudança pode aumentar a densidade de energia, melhorar a segurança e prolongar a vida útil.
-
O que é a substância escura encontrada na areia da Praia de Ipanema? Polícia Civil realiza perícia, coleta amostras do material e inicia investigação para identificar a composição, esclarecer a origem e verificar se houve crime ambiental
-
A cerveja que ficou escondida por 3 mil anos voltou ao mundo: cientistas encontram levedura preservada em vasos do Egito Antigo e recriam uma bebida dos faraós para descobrir como era o sabor perdido de uma civilização milenar
-
A NASA flagrou uma “prancha de surf” gigante cruzando a órbita da Lua a 11.500 km/h, e a verdade por trás do objeto misterioso exigiu uma foto de 0,338 milissegundo para ser revelada
-
Projeto brasileiro baseado em nanotecnologia transforma a recuperação de áreas degradadas na Amazônia, recebe reconhecimento internacional e utiliza pesquisa em 9 estados para acelerar o crescimento de espécies nativas e ampliar a captura de carbono
A expectativa é que a tecnologia permita smartphones funcionando por vários dias com uma única carga. Nos veículos elétricos, a autonomia poderá chegar a até três vezes a registrada por muitos modelos atuais.
O desafio está no comportamento dos dendritos. Embora sejam formados por lítio metálico macio, eles conseguem atravessar eletrólitos cerâmicos rígidos, criando rachaduras e abrindo caminho para falhas internas.
Estudo revela como o lítio rompe a cerâmica
A equipe investigou duas explicações. Uma delas previa o acúmulo de tensão dentro dos dendritos. A outra apontava vazamento de elétrons pelos contornos de grão do eletrólito, favorecendo núcleos de lítio interligados.
Para testar essas hipóteses, os pesquisadores prepararam e analisaram amostras sob vácuo e em temperaturas criogênicas. O objetivo foi evitar interferências de oxigênio, água e até dos feixes de elétrons usados nos microscópios.
A análise das tensões internas e da deformação plástica mostrou que não havia acúmulo de lítio na ponta do dendrito. Com isso, um dos mecanismos considerados foi descartado.
Os resultados indicaram que a tensão hidrostática dentro do dendrito provoca, por fim, a fratura frágil do eletrólito sólido. O fenômeno foi comparado a um jato contínuo de água capaz de penetrar uma rocha.
Pesquisadores estudam formas de evitar as falhas
As conclusões também foram confirmadas por simulações de campo de fase e medições de difração de retroespalhamento de elétrons.
Agora, a equipe avalia estratégias para retardar ou impedir o dano. Entre elas estão eletrólitos mais resistentes, vazios microscópicos que desviem os dendritos e revestimentos protetores capazes de reduzir sua formação nos eletrodos de lítio.
O estudo foi publicado na revista Nature e reúne uma equipe interdisciplinar.
