Um estudo recente realizado por pesquisadores de engenharia da Universidade Brown propôs uma estratégia simples para superar um grande obstáculo no desenvolvimento de baterias de estado sólido de próxima geração: o crescimento de dendritos de lítio. Essa descoberta oferece novas perspectivas para aprimorar o desempenho de carregamento e a segurança das baterias de lítio de estado sólido.

As baterias de estado sólido são consideradas uma área-chave de desenvolvimento no armazenamento de energia devido à sua maior densidade energética e segurança. No entanto, os dendritos (filamentos finos de lítio metálico que crescem durante o carregamento) podem perfurar o eletrólito, causando curtos-circuitos e limitando sua comercialização. Em seus experimentos, os pesquisadores utilizaram eletrodos de lítio metálico e um eletrólito de estado sólido, o LLZTO, e criaram tensão mecânica no material por meio de uma simples configuração de diferencial de temperatura: aquecendo um lado do eletrólito com um anel de aquecimento de cerâmica e resfriando o outro lado com um dissipador de calor de cobre.

"Os dendritos são um dos maiores desafios que dificultam o desenvolvimento de baterias de estado sólido de próxima geração, mas demonstramos que o estresse mecânico induzido pela temperatura pode suprimir eficazmente o crescimento de dendritos. Um gradiente de temperatura de apenas 20 graus Celsius pode triplicar o desempenho de carregamento da bateria", afirmou Zikang Yu, estudante de pós-graduação em engenharia na Universidade Brown e primeiro autor do artigo. Dados experimentais mostram que essa compressão térmica triplica a densidade de corrente crítica do eletrólito (a corrente máxima de carregamento que a bateria pode suportar sem falhar).

O autor correspondente e professor de engenharia Brian Sheldon explicou o princípio: "Se você aquecer um lado de um objeto mais do que o outro, a expansão é restringida pelo lado mais frio, forçando a compressão. Essa é a chave." A equipe de pesquisa acredita que essa estratégia tem potencial para ser combinada com os sistemas de gerenciamento térmico existentes para baterias, gerando naturalmente a diferença de temperatura necessária para suprimir os dendritos, ajustando a arquitetura térmica.