A resistência de LTO muda com o aumento e diminuição da pressão, as inserções mostram as estruturas correspondentes em diferentes regiões de pressão. Isso indica que o LTO sofre transições amorfo-distorção cristalina sob alta pressão. A resistência aumenta em pressões mais baixas durante a distorção da rede, em seguida, começa a diminuir drasticamente à medida que a amorfização ocorre em alta pressão. O LTO amorfo pode ser descomprimido até a pressão ambiente e tem uma condutividade muito melhor em comparação com o LTO cristalino. Crédito:© Science China Press
Óxido de titânio e lítio (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO), um material de ânodo de "tensão zero" para baterias de íon-lítio (LIBs), exibe excelente desempenho de ciclismo. Contudo, mostra baixa condutividade, que é a principal desvantagem e limita suas aplicações. Em um artigo recente publicado em National Science Review , é relatado que a compressão estática pode melhorar muito a condutividade de LTO por amorfização induzida por pressão e promover defeitos de migração de íons para Li +. Os resultados sugerem que o LTO amorfo é um melhor material de ânodo para LIBs.
As baterias recarregáveis de íon de lítio são peças essenciais para eletrônicos domésticos e dispositivos portáteis, como telefones celulares e laptops. Pode-se imaginar como seria a vida que temos hoje sem celular e sem internet. As baterias de íon-lítio (LIBs) também estão crescendo em popularidade para veículos elétricos, o que pode ajudar a reduzir significativamente a emissão de CO 2 e diminuir o grave efeito estufa na terra. Todas essas demandas exigem materiais de bateria de íon-lítio superiores com melhor desempenho, como maior capacidade, maior tempo de vida, custo mais baixo, etc.
Óxido de titânio e lítio (Li 4 Ti 5 O 12 , O espinélio LTO experimenta uma mudança de volume desprezível durante a inserção e extração de lítio e é considerado um material anódico de "tensão zero" para LIBs. Devido à sua grande estabilidade estrutural, LTO exibe excelente desempenho de ciclismo, tornando-se um ânodo promissor para LIBs em veículos elétricos e áreas de armazenamento de energia em grande escala. Contudo, LTO mostra condutividades eletrônicas e iônicas fracas, limitando suas aplicações. Portanto, melhorar sua condutividade torna-se crucial.
Em um artigo de pesquisa recente publicado no National Science Review , cientistas do Centro de Pesquisa Avançada de Ciência e Tecnologia de Alta Pressão, Instituto de Geoquímica, e Instituto de Física da Academia Chinesa de Ciências, e George Mason University, Carnegie Institution of Washington, e o Argonne National Laboratory of USA apresentam seus resultados nos estudos de estabilidade de fase e condutividade de LTO sob alta pressão. Verificou-se que a estrutura do espinélio LTO começa a distorcer devido à diferença significativa na compressibilidade dos blocos de construção, LiO 6 e TiO 6 octaedra em LTO em baixas pressões. A forte estrutura altamente distorcida se transforma em amorfa, eventualmente, como pressão sobre cerca de 270 mil vezes a pressão atmosférica normal. Notavelmente, o LTO amorfo pode ser descomprimido até a pressão ambiente e exibe uma condutividade muito melhor do que o LTO cristalino. "Essas descobertas podem oferecer uma nova estratégia para melhorar a condutividade do ânodo LTO em baterias de íon-lítio usando uma técnica de alta pressão." disse o Dr. Lin Wang, o autor correspondente do artigo.
Para entender o aumento significativo da condutividade na fase amorfa, as propriedades de transporte iônico de LTO cristalino e amorfo foram investigadas por simulações de dinâmica molecular de primeiros princípios. Cálculos teóricos revelaram que a fase amorfa induzida por alta pressão pode promover altamente a difusão de Li + e aumentar sua condutividade iônica, fornecendo defeitos de migração de íons. "Todas essas descobertas aumentam a compreensão da relação entre a estrutura e as propriedades de condução da LTO", acrescentou o Dr. Wang.
