Uma equipe conjunta de pesquisa na Coreia do Sul aprimorou recentemente o desempenho de baterias de estado sólido por meio do projeto estrutural, eliminando a necessidade de materiais metálicos caros. Essa pesquisa oferece uma nova abordagem para solucionar os desafios de equilibrar custo, desempenho e segurança nesse tipo de bateria. O principal avanço reside no controle do mecanismo estrutural de eletrólitos de haleto à base de zircônio pela introdução de ânions divalentes.

A equipe foi liderada conjuntamente por professores de diversas universidades da Coreia do Sul, incluindo o Professor Dong-Hwa Seo, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais. Suas descobertas foram publicadas na revista acadêmica Nature Communications. A pesquisa concentrou-se no uso de haletos à base de zircônio de baixo custo como eletrólitos de estado sólido e no controle de sua estrutura cristalina pela introdução de ânions divalentes, como oxigênio ou enxofre, ampliando assim o caminho de transporte de íons de lítio e alcançando maior condutividade iônica.

Resultados experimentais mostram que o eletrólito de estado sólido com estrutura projetada atinge uma condutividade iônica de até aproximadamente 1,78 mS/cm à temperatura ambiente, alcançando o nível necessário para aplicações práticas em baterias. Comparado aos eletrólitos tradicionais à base de zircônio, sua mobilidade de íons de lítio aumenta de 2 a 4 vezes.

A equipe de pesquisa empregou diversas técnicas analíticas de alta precisão, incluindo espalhamento de raios X de ultra-alta resolução e análise da função de distribuição, combinadas com cálculos teóricos, para verificar o efeito promotor do controle estrutural no transporte iônico.

Jin Zaisheng, um dos principais autores do estudo, afirmou que este trabalho muda o foco do desenvolvimento de materiais para baterias de "quais materiais usar" para "como projetá-los". O professor Xu Donghua destacou: "Por meio desta pesquisa, propomos um princípio de projeto que pode utilizar matérias-primas de baixo custo para melhorar simultaneamente o custo e o desempenho de baterias de estado sólido. Ele tem grande potencial para aplicações industriais."

Esta pesquisa oferece um importante caminho tecnológico para o desenvolvimento de baterias de estado sólido de próxima geração que combinam alta segurança, bom desempenho e baixo custo.