Mohammad Asadi, professor assistente de engenharia química no Instituto de Tecnologia de Illinois, publicou um artigo na revista Science descrevendo a química por trás de seu novo design de bateria de lítio-ar. Os insights permitirão que ele otimize ainda mais o design da bateria, com potencial para atingir densidades de energia ultra-altas muito além da atual tecnologia de íons de lítio.

O design da bateria tem potencial para armazenar um quilowatt-hora por quilo ou mais – quatro vezes mais do que a tecnologia de bateria de íon-lítio, o que seria transformador para eletrificar o transporte, especialmente veículos pesados, como aviões, trens e submarinos.

Asadi pretendia fabricar uma bateria com eletrólito sólido , que oferecesse benefícios de segurança e energia em comparação com as baterias de eletrólito líquido, e buscou uma opção que fosse compatível com as tecnologias de cátodo e ânodo que ele vinha desenvolvendo para uso em baterias de lítio-ar.

Ele escolheu uma mistura de polímero e cerâmica, que são os dois eletrólitos sólidos mais comuns, mas ambos têm desvantagens. Ao combiná-los, Asadi descobriu que poderia aproveitar a alta condutividade iônica da cerâmica e a alta estabilidade e alta conexão interfacial do polímero.

O resultado permite que a reação reversível crítica que permite que a bateria funcione - formação e decomposição de dióxido de lítio - ocorra em altas taxas à temperatura ambiente , a primeira demonstração disso em uma bateria de lítio- ar .

Conforme descrito no artigo da Science , Asadi conduziu uma série de experimentos que demonstram a ciência por trás de como essa reação ocorre.

"Descobrimos que esse eletrólito de estado sólido contribui com cerca de 75 por cento da densidade total de energia. Isso nos diz que há muito espaço para melhorias porque acreditamos que podemos minimizar essa espessura sem comprometer o desempenho, e isso nos permitiria alcançar um densidade de energia muito, muito alta", diz Asadi.

Esses experimentos foram conduzidos em colaboração com a University of Illinois Chicago e o Argonne National Laboratory. Asadi diz que planeja trabalhar com parceiros da indústria enquanto se move para otimizar o design da bateria e projetá-la para fabricação.

"A tecnologia é um avanço e abriu uma grande janela de possibilidades para levar essas tecnologias ao mercado", diz Asadi.