Eletrolitos líquidos formadores de vidro: nova fronteira para baterias recarregáveis e dispositivos eletroquímicos

São PauloO mundo está rapidamente avançando em direção a soluções de energia mais sustentáveis. Um grupo de pesquisadores da Universidade de Niigata e da Universidade de Ciência de Tóquio desenvolveu um novo tipo de eletrólitos líquidos. Esses eletrólitos formadores de vidro possuem propriedades que podem revolucionar dispositivos eletroquímicos. Recentemente, as soluções de eletrólitos ultra-concentrados ganharam destaque por permanecerem líquidas à temperatura ambiente, apresentarem alta condutividade iônica e formarem excelentes filmes de metal. No entanto, entender seu funcionamento a nível molecular tem sido um desafio.

Pesquisadores descobriram que misturas de sulfona cíclica e sal de lítio apresentam propriedades únicas. Elas passam por uma transição vítrea em uma ampla gama de composições, uma característica inédita em eletrólitos líquidos. As principais descobertas do estudo incluem:

• A transição vítrea única observada nas misturas binárias de sal de lítio-1,3-propanossultona (PS) e sal de lítio-sulfolano (SL).
• Espectroscopia Raman confirmando a presença de pares iônicos de contato (CIPs) e agregados (AGG).
• Análise de correlação bidimensional vinculando os espectros de relaxamento dielétrico (DRS) à formação e comportamento dos AGG.

Esta descoberta é extremamente relevante. A alta transferência de íons Li+ nessas misturas permite a formação eficiente e de alta qualidade de filmes metálicos. Isso é essencial para aplicações que exigem alta densidade de energia e propriedades mecânicas robustas. Em outras palavras, dispositivos como baterias recarregáveis de alta capacidade podem se tornar mais eficientes, menores e ter uma vida útil mais longa.

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Os grandes agregados presentes nesses eletrólitos são essenciais para suas propriedades exclusivas de condução iônica. O estudo demonstra que esses agregados influenciam a formação das moléculas e a reorientação de seus dipolos. Esse novo entendimento pode ajudar no desenvolvimento de eletrólitos personalizados para aplicações de alto desempenho, ultrapassando os limites da tecnologia atual.

Considerando os objetivos do desenvolvimento sustentável e da Sociedade-5, há uma necessidade crítica por melhores soluções de armazenamento de energia. A combinação de eletrólitos líquidos e sólidos nesses novos sistemas pode criar opções de armazenamento mais eficientes e flexíveis. Esses avanços podem ser aplicados em diversas áreas, como eletrônicos portáteis, carros elétricos e sistemas de energia em grande escala. Esse avanço representa uma melhoria significativa na tecnologia de armazenamento de energia e apoia a transição para um futuro energético sustentável.