Uma equipe da UNIST na Coreia do Sul, liderada pelo Professor Hyeon Jeong Lee, identificou a causa do rachamento interno em cátodos monocristalinos de óxido de lítio, níquel e manganês (LNMO), um componente crítico em baterias de alto desempenho. Sua pesquisa, publicada em 11 de abril de 2025 na Angewandte Chemie International Edition, oferece uma solução para aumentar a durabilidade da bateria.
Os cátodos monocristalinos, embora não possuam contornos de grão que causam rachaduras intergranulares, ainda são suscetíveis a rachaduras internas durante o carregamento e descarregamento rápidos. A equipe descobriu que a difusão desigual de íons de lítio cria tensão localizada, levando a rachaduras quando a resistência do cristal é excedida.
Os pesquisadores introduziram magnésio na rede cristalina para atuar como um suporte estrutural, o que inibe a contração das vias de difusão de íons e aumenta a mobilidade dos íons de lítio, reduzindo as tensões internas. Os resultados experimentais confirmaram que os cátodos monocristalinos dopados com magnésio mostraram estabilidade significativa e formação de rachaduras reduzida sob ciclagem rápida.
"Este estudo fornece uma compreensão clara dos mecanismos de degradação mecânica em cátodos monocristalinos", disse o Professor Lee. A integração de abordagens experimentais e computacionais estabeleceu uma estratégia de design eficaz para melhorar sua integridade estrutural, crucial para a comercialização de baterias de alto desempenho de última geração.