Instituto ILL da França observa pela primeira vez movimento não uniforme de íons de lítio em baterias de estado sólido

De acordo com pt.wedoany.com-12 de julho de 2026, o Instituto Laue-Langevin (ILL) da França, utilizando a técnica de difração de nêutrons em pó, revelou o fenômeno de movimento não uniforme dos íons de lítio no interior de baterias totalmente em estado sólido, fornecendo uma nova referência para o projeto de baterias de estado sólido mais seguras e eficientes.

As baterias recarregáveis tradicionais geralmente usam eletrólitos líquidos, apresentando riscos de segurança e limitando a melhoria do desempenho. As baterias totalmente em estado sólido substituem o líquido por eletrólitos sólidos, visando maior segurança, maior densidade de energia e melhor desempenho em temperaturas extremas. No entanto, os íons de lítio frequentemente se distribuem de forma desigual nos materiais sólidos, causando incompatibilidade nas taxas de carregamento em diferentes regiões da bateria, afetando a operação confiável da bateria.

A equipe de pesquisa utilizou, pela primeira vez, a técnica de difração de nêutrons em pó sob condições operacionais para observar baterias totalmente em estado sólido do tipo espesso em funcionamento. Ao contrário dos raios X, os nêutrons interagem diretamente com os núcleos atômicos, apresentando alta sensibilidade a elementos leves como o lítio e capacidade de penetrar materiais de bateria mais espessos, permitindo o monitoramento não destrutivo da estrutura interna. Para obter sinais claros, a equipe construiu células de bateria com cerca de 2,5 mm de espessura, contendo 140 mg de material catódico ativo. Utilizando um novo eletrólito sólido de argirodita de haleto misto de alta condutividade sintetizado, cuja condutividade iônica é seis vezes maior que a dos materiais tradicionais, superou-se com sucesso o problema de alta resistência interna causado por componentes espessos, permitindo que o eletrólito da bateria extraísse com sucesso mais da metade do lítio.

As observações revelaram uma complexidade estrutural inesperada no interior do eletrodo. Mesmo em taxas de carregamento extremamente lentas, o fluxo de lítio não era suave, e o eletrodo se dividia em duas fases estruturais concorrentes (denominadas H1 e H2), fazendo com que diferentes regiões carregassem em taxas distintas. No entanto, quando a equipe repetiu o experimento a 100°C, esse comportamento bifásico caótico desapareceu completamente. O calor aumentou significativamente a condutividade iônica do material, suavizando a corrente e forçando o lítio a se mover de forma uniforme. Ao mesmo tempo, a estrutura do eletrólito sólido permaneceu estável durante todo o processo, sem sinais de degradação, o que é positivo para a viabilidade a longo prazo das baterias totalmente em estado sólido à base de sulfeto.

Esta descoberta oferece aos projetistas de baterias uma direção precisa para o ajuste de desempenho, indicando que o "congestionamento" no interior do eletrodo pode ser eliminado por meio de gerenciamento térmico direcionado e otimização da condutividade. A pesquisa relacionada foi publicada na revista Advanced Energy Materials.