CO2 O revestimento em pó de NiO modificado por laser infravermelho em Cu suprime a formação de dendritos e permite revestimento e remoção reversíveis de lítio em mais de 700 ciclos estáveis
As baterias tradicionais de íons de lítio usam um ânodo espesso de grafite, onde os íons de lítio entram e saem do grafite durante a carga e a descarga. Em uma bateria de steel de lítio sem ânodo, não há materials de ânodo no início, apenas uma folha de cobre. Durante a primeira carga, o lítio deixa o cátodo e se deposita no cobre como lítio metálico puro, formando efetivamente o ânodo. A remoção do ânodo aumenta drasticamente a densidade de energia, reduzindo o peso, e também simplifica e reduz o custo de fabricação. Por este motivo, considera-se que as baterias sem ânodos têm um grande potencial para o armazenamento de energia da próxima geração. No entanto, um desafio importante é que o lítio se deposita de forma desigual no cobre puro, formando longos dendritos em forma de agulha que podem perfurar o separador e causar curtos-circuitos. Este crescimento desigual também leva a uma rápida perda de capacidade, pelo que as baterias sem ânodos normalmente falham após apenas algumas centenas de ciclos.
Nesta pesquisa, os cientistas revestiram a folha de cobre com pó de NiO e usaram um laser de CO₂ (l = 10,6 mm) para aquecer rapidamente a mesma em um modo de varredura rápida para transformá-la. O NiO tratado a laser torna-se poroso e fortemente aderente ao cobre, ajudando o lítio a se espalhar de maneira mais uniforme. O processo é rápido, energeticamente eficiente e pode ser realizado no ar. Como resultado, os íons de lítio se difundem ou se movem mais facilmente pela superfície, reduzindo a formação de dendritos. A densidade da corrente de troca também duplicou em comparação com o cobre puro, indicando um melhor comportamento de transferência de carga. No geral, o desempenho da bateria melhorou dramaticamente. As células modificadas duraram 400 ciclos à temperatura ambiente e 700 ciclos a 40°C, em comparação com apenas 150 ciclos para o cobre não revestido.
Esta técnica simples, rápida e escalonável oferece uma maneira poderosa de melhorar baterias de lítio metálico sem ânodo, uma das tecnologias de bateria de próxima geração mais promissoras.
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