p Uma equipe de pesquisadores de materiais de Juelich, Munique, e Praga conseguiu produzir um material composto que é particularmente adequado para eletrodos em baterias de lítio. O material nanocompósito pode ajudar a aumentar significativamente a capacidade de armazenamento e a vida útil das baterias, bem como sua velocidade de carregamento. Os pesquisadores publicaram suas descobertas na revista Materiais Funcionais Avançados . p As baterias de íon-lítio são a referência definitiva quando se trata de telefones celulares, tablets, e carros elétricos. Sua capacidade de armazenamento e densidade de energia são muito superiores a outros sistemas de bateria recarregável. Apesar do progresso recente, Contudo, as baterias dos smartphones duram apenas um dia e os carros elétricos precisam de horas para serem recarregados. Os cientistas estão, portanto, trabalhando em maneiras de melhorar as densidades de energia e as taxas de carregamento de baterias completas. "Um fator importante é o material do ânodo, "explica Dina Fattakhova-Rohlfing do Instituto de Pesquisa de Energia e Clima (IEK-1).

p "Em princípio, ânodos baseados em dióxido de estanho podem atingir capacidades específicas muito maiores, e, portanto, armazenam mais energia, do que os ânodos de carbono atualmente em uso. Eles têm a capacidade de absorver mais íons de lítio, "diz Fattakhova-Rohlfing." Óxido de estanho puro, Contudo, exibe estabilidade de ciclo muito fraca - a capacidade de armazenamento das baterias diminui continuamente e elas só podem ser recarregadas algumas vezes. O volume do ânodo muda com cada ciclo de carga e descarga, o que leva ao seu desmoronamento. "

p Uma maneira de abordar esse problema são os materiais híbridos ou nanocompósitos - materiais compostos que contêm nanopartículas. Os cientistas desenvolveram um material que compreende nanopartículas de óxido de estanho enriquecidas com antimônio, em uma camada de base de grafeno. A base de grafeno auxilia na estabilidade estrutural e condutividade do material. As partículas de óxido de estanho têm menos de três nanômetros de tamanho - em outras palavras, menos de três milionésimos de milímetro - e são "cultivadas" diretamente no grafeno. O pequeno tamanho da partícula e seu bom contato com a camada de grafeno também melhora sua tolerância às mudanças de volume - a célula de lítio se torna mais estável e dura mais.

p Três vezes mais energia em uma hora

p "Enriquecer as nanopartículas com antimônio garante que o material seja extremamente condutor, "explica Fattakhova-Rohlfing." Isso torna o ânodo muito mais rápido, o que significa que pode armazenar uma vez e meia mais energia em apenas um minuto do que seria possível com ânodos de grafite convencionais. Pode até armazenar três vezes mais energia durante o tempo normal de carregamento de uma hora. "

p "Essas altas densidades de energia só foram alcançadas anteriormente com baixas taxas de carregamento, "diz Fattakhova-Rohlfing." Ciclos de carga mais rápidos sempre levam a uma rápida redução da capacidade. "Os ânodos dopados com antimônio desenvolvidos pelos cientistas, Contudo, retém 77% de sua capacidade original mesmo após 1, 000 ciclos.

p "Os ânodos nanocompósitos podem ser produzidos de uma maneira fácil e econômica. E os conceitos aplicados também podem ser usados ​​para o projeto de outros materiais de ânodo para baterias de íon-lítio, "explica Fattakhova-Rohlfing." Esperamos que nosso desenvolvimento abra caminho para baterias de íon-lítio com densidade de energia significativamente aumentada e tempo de carregamento muito curto. "