Os cientistas desenvolveram nanocabos coaxiais:nanotubos de carbono revestidos com dióxido de titânio. Crédito da imagem:Cao, et al. (c) Química de Materiais.
(PhysOrg.com) - Por si só, dióxido de titânio (TiO 2 ) é um eletrodo muito pobre. Os elétrons se movem muito lentamente através do material - tão lentamente, na verdade, que pode levar anos para encher um pedaço de TiO com um milímetro de espessura 2 . Contudo, as coisas mudam quando o TiO 2 é extremamente fino:um pedaço de TiO de 10 nm de espessura 2 pode ser preenchido com elétrons em milissegundos. Inspirado por essa habilidade, cientistas investigaram recentemente se o TiO 2 pode ser útil para fabricar baterias de alta capacidade.
Uma equipe de cientistas, Fei-Fei Cao, et al., de instituições na China e Alemanha, descobriram que a aplicação de uma camada fina de TiO 2 para o exterior dos nanotubos de carbono (CNTs) pode criar nanocabos coaxiais. Os nanocabos podem então ser formados em um sólido cristalino que acaba sendo muito bom em capturar íons de lítio e transportar elétrons rapidamente - muito melhor do que o TiO 2 ou CNTs por conta própria.
"Por um lado, o núcleo CNT fornece elétrons suficientes para o armazenamento de lítio no TiO 2 bainha, ”, Escreveram os pesquisadores em um estudo publicado em Química de Materiais . "Por outro lado, o próprio CNT também pode armazenar lítio, pelo que esta cinética de armazenamento é, por sua vez, melhorado pela presença do TiO nanoporoso 2 ... [que] permite o acesso rápido de íons de lítio do eletrólito líquido. ”
Essas vantagens simbióticas podem levar diretamente a melhorias nas baterias de íons de lítio que usam ânodos baseados em nanocabos. Os pesquisadores descobriram que os novos ânodos oferecem melhorias na capacidade de armazenamento, taxa de liberação, e desempenho de ciclagem em comparação com CNT puro ou TiO puro 2 . Os nanocabos também tinham boa confiabilidade, mostrando quase nenhuma perda de capacidade após cem ciclos.
Cabos de nanotubos revestidos de titânio mostrados em um microscópio eletrônico de transmissão. Crédito da imagem:Cao, et al. (c) Química de Materiais.
Essas habilidades também são competitivas com ânodos baseados em grafite, que são comumente usados nas baterias de íon de lítio atuais. Mais, os nanocabos são fáceis de produzir e feitos de materiais baratos, o que poderia torná-los atraentes para uso comercial.
“Este comportamento simbiótico fascinante e o fato de que a morfologia do cabo leva a um uso eficiente dessa simbiose faz com que esta solução corresponda extremamente bem aos requisitos das baterias de íon-lítio, ”Escreveram os pesquisadores.
Os cientistas esperam que esta demonstração dos benefícios sinérgicos dos materiais híbridos possa motivar mais pesquisas no uso de materiais híbridos para outros dispositivos de armazenamento de energia, como supercondensadores.
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