Eletrodos de bateria de nanopartículas depositados por meio de deposição eletroforética podem resultar em baterias mais leves e eficientes. No topo está um esquema do processo EPD. O meio é uma imagem de microscópio eletrônico do eletrodo de nanopartículas.
(Phys.org) —Os cientistas de materiais desenvolveram um simples, maneira robusta de fabricar sem carbono e sem polímero, filmes coloidais leves para eletrodos de bateria de íon-lítio, o que pode melhorar muito o desempenho da bateria.
Ao desenvolver um método para eletrodos sem aditivos que mantêm alta condutividade, os pesquisadores abriram novas possibilidades para reduzir o peso e o volume das baterias, ao mesmo tempo em que cria um sistema de modelo para estudar a física dos eletrodos de nanopartículas.
O trabalho, liderado por Richard Robinson, professor assistente de ciência e engenharia de materiais, e o estudante de graduação Don-Hyung Ha, é destaque na edição de 10 de outubro de Nano Letras (Vol. 12, No. 10).
As nanopartículas foram amplamente investigadas como cátodo e ânodo ativo em baterias de íon-lítio - componentes comuns de dispositivos eletrônicos - porque podem aumentar as propriedades eletroquímicas das baterias.
Para usar nanopartículas coloidais para os eletrodos, foi necessário combiná-los com materiais condutores à base de carbono para melhorar o transporte de carga, bem como ligantes poliméricos para unir as partículas e ao substrato do eletrodo, Disse Robinson. Este processo adicionou peso extra à bateria e tornou difícil modelar o movimento de íons de lítio e elétrons através da mistura.
A técnica de processamento crítica que Robinson e colegas usaram foi a deposição eletroforética, que liga as nanopartículas de metal à superfície do substrato do eletrodo entre si em uma montagem, criando fortes contatos elétricos entre as partículas e o coletor de corrente.
O processo resulta em uma melhoria significativa na montagem do eletrodo da bateria que não pode ser replicada por métodos convencionais. Uma vez anexado, as partículas não são mais solúveis e são mecanicamente robustas. Na verdade, este processamento cria um filme que tem estabilidade mecânica superior quando comparado aos filmes fabricados por métodos convencionais de fabricação de bateria com ligantes, Disse Robinson.
Esta pesquisa levou ao primeiro eletrodo de bateria de filme de nanopartículas de óxido de cobalto feito sem o uso de aglutinantes e aditivos de negro de fumo, e eles mostram altas capacidades gravimétricas e volumétricas, mesmo após 50 ciclos.
