Uma equipa de investigação do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) observou claramente, à nanoescala, todo o processo de degradação do ânodo de lítio no interior de baterias de metal de lítio e identificou a causa fundamental da queda de desempenho. Este importante avanço promete acelerar o ritmo de comercialização das baterias de metal de lítio. O artigo relacionado foi publicado na mais recente edição da revista ACS Energy Letters, da Sociedade Química Americana.

As baterias de metal de lítio são um novo tipo de bateria que utiliza lítio metálico como material do ânodo. A sua principal vantagem reside na densidade de energia extremamente elevada, que pode, teoricamente, atingir o dobro da das baterias de iões de lítio tradicionais. No entanto, a rápida degradação do desempenho após ciclos repetidos de carga e descarga sempre foi o maior obstáculo à sua aplicação no mercado. Especialmente quando o lítio se deposita ou dissolve de forma irregular, forma-se o chamado "lítio morto" — a parte do lítio que perde a conexão elétrica com o elétrodo —, o que não só prejudica o desempenho da bateria, como também representa um risco de segurança.

A equipa utilizou um microscópio de força atómica eletroquímico in situ para rastrear em tempo real o processo completo de deposição e dissolução do lítio, confirmando assim que a reação do lítio não se distribui uniformemente por toda a superfície da bateria, mas ocorre seletivamente em locais específicos. Observações mais aprofundadas revelaram que, nas áreas frágeis, rugosas e porosas da superfície da bateria, o processo de dissolução tende a deixar pequenas cavidades. São precisamente estas cavidades que geram o "lítio morto" eletricamente isolado, tornando-se o "principal culpado" pela queda abrupta no desempenho da bateria.

O valor deste estudo reside em ter identificado experimentalmente, pela primeira vez, o local e o modo como as baterias de metal de lítio são danificadas. Mais importante ainda, demonstrou que a "morfologia inicial" formada pelo lítio na sua fase mais precoce é uma variável-chave que determina a vida útil a longo prazo da bateria. Com base nesta descoberta, se no futuro for possível controlar de forma uniforme e precisa a superfície durante a deposição do lítio, a vida útil e a estabilidade da bateria poderão ser significativamente melhoradas. Isto aponta um caminho de design que permite conciliar o aumento da autonomia dos veículos elétricos com o desenvolvimento de baterias de longa duração.