EVs de carregamento rápido de longo alcance: A nova bateria carrega totalmente em 15 minutos a 1.747,6 W/kg

As baterias de lítio-metal prometem armazenar muito mais energia e operar em ambientes mais adversos do que as baterias convencionais de íons de lítio que alimentam a maioria dos eletrônicos modernos. No entanto, o alcance de todo o seu potencial comercial tem sido prejudicado pelo movimento lento e ineficiente de elétrons e íons através da fronteira entre os componentes estruturais da bateria e seu eletrólito, um processo conhecido como transferência de carga. Quando essa transferência é lenta, ela desencadeia reações químicas indesejadas que formam dendritos - crescimentos metálicos perigosos, semelhantes a agulhas, que arruínam o desempenho da bateria e podem até mesmo causar incêndios repentinos ou explosões durante o carregamento ultrarrápido.

Para superar essa grande limitação, uma equipe de pesquisadores, principalmente da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, redesenhou o eletrólito da bateria em nível molecular. Detalhado na revista Nature Energy, a equipe descobriu uma maneira de acelerar a transferência de carga reestruturando as moléculas de solvente do fluido.

Em vez de uma configuração padrão, os pesquisadores organizaram as moléculas de modo a formar caminhos planos e altamente organizados, que eles chamaram de canais de elétrons alinhados ao plano. Esse design estrutural exclusivo cria uma ligação muito mais forte e eficiente entre os elétrons em movimento e os íons de lítio. Ao simplificar essa conexão, os canais recém-projetados aceleram drasticamente as reações químicas subjacentes e eliminam as condições de lentidão que criam dendritos perigosos.

Quando a equipe testou o eletrólito projetado em células reais de baterias de lítio-metal de tamanho industrial, os resultados foram muito bem-sucedidos. Os canais de elétrons planos permitiram que as baterias atingissem 100% de forma estável e segura em 15 minutos com uma densidade de potência de carga de 1.747,6 W/kg.

Essa pesquisa fornece um modelo confiável para superar os obstáculos eletroquímicos extremos que atualmente impedem que as baterias de alta capacidade da próxima geração entrem nos mercados de consumo. Se essa tecnologia for comercializada, poderemos ver veículos elétricos com maior alcance e carregamento mais rápido.