(Phys.org) —Um novo projeto de eletrodo para baterias de íon-lítio demonstrou reduzir potencialmente o tempo de carregamento de horas para minutos, substituindo o eletrodo de grafite convencional por uma rede de nanopartículas de óxido de estanho.

As baterias têm dois eletrodos, chamado de ânodo e cátodo. Os ânodos da maioria das baterias de íon-lítio atuais são feitos de grafite.

A capacidade máxima teórica de armazenamento de grafite é muito limitada, a 372 miliamperes horas por grama, impedindo avanços significativos na tecnologia de bateria, disse Vilas Pol, professor associado de engenharia química na Purdue University.

Os pesquisadores realizaram experimentos com um ânodo à base de óxido de estanho "interconectado poroso", que tem quase o dobro da capacidade de carga teórica do grafite. Os pesquisadores demonstraram que o ânodo experimental pode ser carregado em 30 minutos e ainda ter uma capacidade de 430 miliamperes-hora por grama (mAh g -1), que é maior do que a capacidade máxima teórica para grafite quando carregado lentamente por mais de 10 horas.

O ânodo consiste em uma "rede ordenada" de nanopartículas de óxido de estanho interconectadas que seriam práticas para a fabricação comercial porque são sintetizadas pela adição do precursor de alcóxido de estanho em água fervente seguido de tratamento térmico, Pol disse.

"Não estamos usando nenhuma química sofisticada aqui, "Pol disse." Este é um 'cozimento' muito simples e rápido de um precursor metal-orgânico em água fervente. O composto precursor é um alcóxido de estanho sólido - um material análogo aos alcóxidos de titânio amplamente disponíveis e de baixo custo. Certamente se tornará totalmente acessível na perspectiva de aplicação em larga escala mencionada pelos colaboradores Vadim G. Kessler e Gulaim A. Seisenbaeva da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas. "

Os resultados são detalhados em um artigo publicado em novembro na revista. Materiais de energia avançados .

Quando as nanopartículas de óxido de estanho são aquecidas a 400 graus Celsius, elas "se auto-montam" em uma rede contendo poros que permitem que o material se expanda e se contraia, ou respirar, durante o ciclo de carga e descarga da bateria.

“Esses espaços são muito importantes para essa arquitetura, "disse o associado de pesquisa de pós-doutorado de Purdue, Vinodkumar Etacheri." Sem o tamanho adequado dos poros, e a interconexão entre nanopartículas de óxido de estanho individuais, a bateria falha. "

O artigo de pesquisa foi de autoria de Etacheri; Pesquisadores da Universidade Sueca de Ciências Agrícolas, Gulaim A. Seisenbaeva, Geoffrey Daniel e Vadim G. Kessler; James Caruthers, Gerald e Sarah Skidmore Professor de Engenharia Química de Purdue; Jeàn-Marie Nedelec, pesquisador da Clermont Université na França; e Pol.