p Pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA (Berkeley Lab) criaram um material composto de grafeno e estanho em nanoescala para armazenamento de energia de alta capacidade em baterias de íon de lítio renováveis. Ao encapsular o estanho entre folhas de grafeno, os pesquisadores construíram um novo, estrutura leve em "sanduíche" que deve reforçar o desempenho da bateria. p "Para um veículo elétrico, você precisa de uma bateria leve que possa ser carregada rapidamente e mantenha sua capacidade de carga após ciclos repetidos, "diz Yuegang Zhang, um cientista da equipe da Fundição Molecular do Berkeley Lab, na Instalação de Nanoestruturas Inorgânicas, quem liderou esta pesquisa. "Aqui, mostramos o design racional de uma arquitetura em nanoescala, que não precisa de um aditivo ou aglutinante para operar, para melhorar o desempenho da bateria. "

p O grafeno tem um único átomo de espessura, rede "rede de arame" de átomos de carbono com excelentes propriedades eletrônicas e mecânicas, muito além do silício e outros materiais semicondutores tradicionais. Trabalhos anteriores sobre grafeno de Zhang e seus colegas enfatizaram as aplicações de dispositivos eletrônicos.

p Neste estudo, a equipe montou camadas alternadas de grafeno e estanho para criar um composto em nanoescala. Para criar o material composto, uma fina película de estanho é depositada sobre o grafeno. Próximo, outra folha de grafeno é transferida para o topo do filme de estanho. Este processo é repetido para criar um material composto, que é então aquecido a 300 ° Celsius (572 ° Fahrenheit) em um ambiente de hidrogênio e argônio. Durante este tratamento térmico, o filme de estanho se transforma em uma série de pilares, aumentando a altura da camada de estanho.

p “A formação desses nanopilares de estanho a partir de uma película fina é muito particular deste sistema, e descobrimos que a distância entre as camadas de grafeno superior e inferior também muda para acomodar a mudança de altura da camada de estanho, "diz Liwen Ji, Pesquisador de pós-doutorado na Fundição. Ji é o autor principal e Zhang o autor correspondente de um artigo relatando a pesquisa na revista Energia e Ciência Ambiental .

p A mudança na altura entre as camadas de grafeno nesses novos nanocompósitos ajuda durante o ciclo eletroquímico da bateria, como a mudança de volume do estanho melhora o desempenho do eletrodo. Além disso, este comportamento complacente significa que a bateria pode ser carregada rápida e repetidamente sem degradar - crucial para baterias recarregáveis ​​em veículos elétricos.

p "Temos um grande programa de bateria aqui no Berkeley Lab, onde somos capazes de fazer células altamente cicláveis. Por meio de nossas interações no programa Carbon Cycle 2.0, os pesquisadores da Divisão de Ciência de Materiais se beneficiam de instalações e pessoal de bateria de qualidade, junto com nossos insights sobre o que é necessário para fazer um eletrodo melhor, "diz o co-autor Battaglia, gerente de programa no departamento de Tecnologia de Energia Avançada da Divisão de Tecnologias Ambientais e Energéticas do Berkeley Lab. "Em troca, temos uma saída para divulgar esses requisitos aos cientistas que estão desenvolvendo a próxima geração de materiais. "