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Pesquisadores da Universidade de Lancaster criaram uma técnica pioneira para observar a estrutura interna 3D de baterias recarregáveis pela primeira vez.
A pesquisa, publicada na Natureza Comunicaçõesé liderado pelo professor Oleg Kolosov, do Departamento de Física de Lancaster, em colaboração com a University College London e o NEXGENNA Faraday Institution Consortium.
A equipe usou uma nova técnica baseada em microscopia de nanorreologia 3D (3DNRM) para visualizar a nanoestrutura 3D dentro de baterias recarregáveis, desde a dupla camada elétrica em escala molecular até a camada superficial eletroquímica de espessura em nanoescala na superfície do ânodo de grafite em um lítio- bateria de íons.
Pela primeira vez, isso permitiu a observação direta da progressão de toda a estrutura tridimensional da interface elétrica sólida (SEI), uma camada de passivação em nanoescala formada na interface eletrodo-eletrólito da bateria, que predetermina as principais propriedades da bateria.
Os autores foram capazes de revelar os principais preditores da formação da camada SEI em uma interação complexa de estruturas de camada dupla elétrica de dimensão molecular, propriedades de superfície de camadas de carbono e solvente – interação de íons de lítio no eletrólito.
A nanoarquitetura de interfaces sólido-líquido é crítica para baterias de alto desempenho, mas tem sido difícil caracterizar as interfaces de reação dentro das baterias devido à sua inerente inacessibilidade.
Dr. Yue Chen da Lancaster University, que é o principal autor, disse: “Até agora, entender o mecanismo de formação SEI ainda é uma área muito desafiadora e menos explorada devido à falta de uma técnica de caracterização interfacial capaz de resolução em nanoescala e operação em o ambiente de funcionamento da bateria.”
A dinâmica das reações interfaciais define o fluxo e a conversão de energia e governa a transferência de espécies químicas em importantes processos físicos, químicos e biológicos, desde reações catalíticas, armazenamento e liberação de energia em baterias, até interações antígeno-anticorpo e transmissão de informações através de células neurais.
Isso abre uma ampla gama de áreas para a nova técnica, desde armazenamento de energia e engenharia química até aplicações biomédicas.
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