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    Nanoestruturas semelhantes a flores em baterias de sódio

    Baterias de íon de sódio (SIB) são candidatas a uma tecnologia de bateria barata e sustentável, mas um problema recorrente é a instabilidade do ânodo. Uma equipe chinesa de cientistas agora relata a preparação de um material composto de ânodo estruturado de tamanho submicrônico que pode acomodar grandes mudanças de volume. O eletrodo de sulfeto de antimônio é facilmente preparado e exibe capacidade superior e desempenho de ciclagem, conforme mostrado em um estudo publicado no European Journal of Inorganic Chemistry .

    Em contraste com as baterias de íon de lítio (LIBs), As baterias de íon de sódio dependem de matérias-primas sustentáveis ​​e prontamente disponíveis. Uma das principais razões pelas quais os SIBs ainda não são amplamente aplicados é a instabilidade:o íon de sódio grande não pode se integrar tão facilmente nos eletrodos como o íon de lítio pequeno, causando expansão e encolhimento significativas das estruturas durante os eventos de descarga / carregamento. Este problema se refere principalmente ao ânodo, que simplesmente pulveriza durante períodos de ciclo mais longos. Somente se esse problema for resolvido, uma bateria de íon de sódio verdadeiramente funcional pode ser desenvolvida. Agora, Guangda Li e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Qilu, Jinan, China, combinaram materiais micro e nanoestruturados com química de bateria de última geração. Eles montaram um material composto de ânodo que, através de sua submicroestrutura semelhante a uma flor, pode mitigar as mudanças drásticas de volume ao mesmo tempo em que mostra melhor condutividade e capacidade. Além disso, foi facilmente preparado, os cientistas relataram.

    Antimônio, ou, melhor ainda, sulfeto de antimônio, são materiais de ânodo atraentes para SIBs. Suas capacidades teóricas específicas muito altas resultam da contagem de até três átomos de sódio por antimônio a serem incorporados na estrutura após a descarga (que em termos de bateria é sodiação), quando o sulfeto de antimônio forma primeiro sulfeto de sódio e depois ligas de antimônio. Para reduzir os efeitos das grandes mudanças de volume, microestruturação para um tamanho entre nano e materiais a granel foi proposta. A respeito disso, os cientistas de Jinan prepararam partículas esféricas de sulfeto de antimônio com dois a três mícrons de diâmetro. Um olhar mais atento revelou que a superfície era composta de várias folhas finas crescidas juntas para construir uma estrutura semelhante a uma flor. Este "ramo de flores" pode servir como um amortecedor eficaz contra mudanças de volume, mas sua condutividade e caminhos de difusão ainda são muito baixos para aplicações de bateria.

    Portanto, os autores o revestiram com uma camada de carbono feita de polímero polipirrol. “As camadas de revestimento PPy não servem apenas como estabilizador estrutural [...], mas também pode melhorar a condução de submicrosferas de sulfeto de antimônio, "eles explicaram. O material compósito final tinha uma forma bem definida e atendia às demandas técnicas de um ânodo de alto desempenho. Os autores também enfatizaram que seu método de preparação era uma tecnologia simples de sol-gel a partir de acetato de antimônio (que não deixa nenhum perigo cloreto no produto final) em combinação com uma etapa de polimerização / revestimento que ocorre sem problemas.

    Este trabalho mostra os avanços recentes feitos na tecnologia de baterias de íon de sódio. Isso mostra que a combinação de estratégias de nanoengenharia com a eletroquímica da bateria pode levar a produtos que podem complementar ou substituir a atual tecnologia de íons de lítio.


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