Instituto Max Planck da Alemanha revela mecanismo de fratura causado por dendritos de lítio em baterias de estado sólido

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe interdisciplinar do Instituto Max Planck para Materiais Sustentáveis (Max Planck Institute for Sustainable Materials) publicou resultados de pesquisa na revista Nature, revelando o mecanismo específico pelo qual os dendritos de lítio causam fratura no eletrólito cerâmico e levam a curto-circuito em baterias de estado sólido. As baterias de estado sólido são consideradas a próxima geração de tecnologia de armazenamento de energia, com vantagens como maior capacidade de armazenamento, segurança e vida útil teórica, mas o crescimento de dendritos de lítio durante o carregamento é o principal obstáculo à sua comercialização.

Para investigar esse fenômeno contraintuitivo — o lítio metálico macio ser capaz de penetrar no eletrólito cerâmico duro —, a equipe de pesquisa realizou análises experimentais utilizando técnicas avançadas de caracterização criogênica a vácuo. Experimentos e cálculos mostraram que os dendritos de lítio se propagam no eletrólito como água infiltrando-se em fissuras de rochas, formando novas rachaduras, e o acúmulo de pressão dentro dos dendritos acaba causando fratura frágil no eletrólito de estado sólido. O estudo não encontrou evidências para a outra hipótese de nucleação e fusão de lítio nos contornos de grão.

Com base nessas descobertas, a equipe propôs estratégias potenciais para suprimir os dendritos, incluindo o aumento da resistência do eletrólito de estado sólido para retardar a formação de fissuras, a introdução de microcavidades para alterar a direção de crescimento dos dendritos e desviar as fissuras, e a aplicação de revestimentos protetores no eletrodo de lítio. Yuwei Zhang, líder do grupo de pesquisa em Mecânica Química de Materiais para Baterias do Instituto Max Planck, afirmou que compreender o comportamento dos materiais é crucial para transformar tecnologias promissoras em aplicações práticas.