Pesquisadores da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) e do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) demonstraram um eletrólito que se mantém sólido em condições normais, mas transporta íons de lítio com desempenho comparável ao de materiais sólidos comerciais. O resultado, descrito em artigo publicado em 29 de janeiro de 2026 na revista Advanced Materials, pode abrir caminho para baterias mais seguras e duráveis.
Como funciona o novo eletrólito
O composto é baseado em etileno carbonato (EC), solvente amplamente usado em baterias de íon-lítio. Em sua forma pura, o EC congela a 37 °C. Para evitar que o ponto de fusão caísse para a faixa líquida, os cientistas reduziram drasticamente a concentração de sal, criando a formulação batizada de EC0,2T: apenas 0,2 mol de LiTFSI por quilograma de solvente.
Congelado por volta de 29 °C, o material exibe estrutura bifásica: cerca de 74 % de cristais de EC puro e 26 % de pequenos bolsões de solução concentrada. Medidas de condutividade apontaram 0,64 mS cm-1 à temperatura ambiente, valor superior ao de vários óxidos cerâmicos.
Mecanismo de transporte de íons
Simulações de dinâmica molecular revelaram que os íons de lítio “saltam” entre sítios de oxigênio alinhados dentro da rede cristalina, em vez de se moverem arrastados por moléculas de solvente, como ocorre em eletrólitos líquidos. Os cálculos indicaram barreiras energéticas de 0,238 a 0,256 eV, inferiores às observadas em eletrólitos de granada (garnet) ou em gelo aquoso.
Essa rota de condução gera número de transporte de lítio em torno de 0,8, muito acima dos 0,3 a 0,5 típicos de eletrólitos líquidos. Quando o composto é aquecido a 50 °C e derrete, o valor cai para aproximadamente 0,4, confirmando a ligação entre estado sólido e alta seletividade iônica.
Desempenho em células completas
Para testar a aplicação prática, os autores montaram baterias com ânodo de lítio metálico e cátodo de fosfato de ferro-lítio. O eletrólito foi infiltrado em separadores de fibra de vidro a 50 °C e solidificado em seguida. Os dispositivos suportaram mais de 400 ciclos de carga e descarga sem curtos internos. Células idênticas contendo eletrólito líquido comercial falharam após cerca de 200 ciclos devido à deposição irregular de lítio.
Imagem: Nanowerk https
Imagens de microscopia eletrônica mostraram depósitos densos e uniformes no caso do eletrólito sólido, enquanto o líquido gerou estruturas mossosas propensas a perfurar o separador. Análise de superfície indicou camada de passivação predominantemente formada por óxido de lítio, fina e estável, com baixa presença de flúor.
Limites de temperatura e próximos passos
O EC0,2T mantém condutividade adequada de cerca de 0 °C a 25 °C. Abaixo desse intervalo, o desempenho cai; acima de 33 °C, o material derrete e volta a se comportar como eletrólito líquido. Testes de dez ciclos completos de fusão e ressolidificação mostraram temperatura de transição constante (33,4 ± 0,1 °C) e calor de fusão estável (100,9 ± 1,5 J g-1).
Os autores ressaltam que a principal contribuição é demonstrar que eletrólitos orgânicos congelados podem operar em baterias de íon-lítio, contrariando a visão de que a fase sólida desses solventes seria intrinsecamente isolante. Pesquisas em andamento investigam misturas capazes de unir as vantagens de sólidos e líquidos em um único material.
Com informações de Nanowerk
