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Jun 21, 2023

Melhorando a eficiência do lítio

De acordo com as tendências ambientais globais, a UE está a pressionar fortemente as indústrias para que se tornem verdes. Todos compreendem que as alterações climáticas estão aqui e são causadas principalmente pelas emissões de CO2, onde o

De acordo com as tendências ambientais globais, a UE está a pressionar fortemente as indústrias para que se tornem verdes. Todos entendem que as alterações climáticas estão aqui e são causadas principalmente pelas emissões de CO2, onde o sector dos transportes é responsável por 26% de todas as emissões de gases com efeito de estufa e, dentro dele, 77% são gerados pelo transporte rodoviário.

Devido a estes fatores, o setor automóvel mudou o seu foco para os veículos eletrónicos (VE). No entanto, há uma falta de vendas devido às preocupações dos consumidores, incluindo o facto de não terem autonomia suficiente para satisfazer as suas necessidades, uma vez que são utilizados materiais actualmente utilizados no interior das baterias de iões de lítio (LIB), que são a fonte de energia dos EVs. em seu nível máximo.

Além disso, a crescente procura de veículos elétricos está a causar muitas emissões de CO2 durante a produção de baterias de iões de lítio. Isto pode ser mitigado se a capacidade total e a vida útil da bateria forem aumentadas.

O desempenho de uma LIB depende principalmente do material do ânodo da bateria. Atualmente, o grafite é o material anódico comercial mais popular. No entanto, a capacidade relativamente baixa do material limita o seu desenvolvimento posterior. Os materiais anódicos à base de silício (Si) são candidatos populares para a produção de baterias de íons de lítio de próxima geração devido à sua alta densidade de potência.

O silício é uma alternativa ao grafite como material anódico para a produção de baterias de íons de lítio. Sua capacidade específica teórica é de 4.212 mAh/g, enquanto a capacidade específica teórica para grafite é de 372 mAh/g.

No entanto, a alta capacidade inicial dos compósitos baseados em nano silício diminui rapidamente com a ciclagem, o que está associado a um aumento no seu volume de até três a cinco vezes durante a litiação-delitiação do silício. Esse inchaço leva à rachadura do material anódico e à interrupção do contato com o coletor de corrente.

Pesquisadores de diferentes países propuseram muitas maneiras de melhorar a eficiência dos ânodos baseados em nanosilício.

Os mecanismos de degradação da LIB são complexos e dependem de diversos fatores, sendo o principal deles a aglomeração das nanopartículas de silício e suas alterações volumétricas, levando à perda de contato entre as nanopartículas de silício e o material de carbono, o que leva à degradação da LIB durante a ciclagem.

A imagem a seguir mostra como o silício é distribuído de forma desigual no material de carbono e forma aglomerados de até 300 nm de tamanho.

Nossa equipe propôs um método original para a síntese de nanocompósitos de silício-carbono por esfoliação por micro-ondas (MW).

Desenvolvimento de tecnologia para síntese por microondas de nanocompósitos silício-carbono e equipamentos tecnológicos para sua implementação

Ao escolher um precursor, parâmetros operacionais de radiação MW, composição e pressão da mistura de gases argônio-monosilano, foi possível sintetizar compósitos silício-carbono com:

Conclusão das vantagens

As vantagens do método MW para a síntese de compósitos silício-carbono (n-Si@MLG) são as seguintes:

2. Possibilidade de obtenção de compósitos contendo n-Si em ampla faixa de concentrações (de 5 a 80%). Isto torna possível sintetizar materiais anódicos para LIB com as características desejadas; e3. A síntese MW de compósitos silício-carbono é realizada em uma única etapa e possui alta velocidade com rendimento de 100% do produto alvo.

Isso simplificará significativamente a tecnologia de obtenção de n-Si@MLG de uma determinada composição para a produção de baterias de íons de lítio e aumentará a produtividade com a criação de uma linha de produção.

A esfoliação por microondas de C2F∙xR em atmosfera de monosilano (SiH4) possibilitou a obtenção de estruturas de MLG com distribuição uniforme de nanopartículas de silício de determinado tamanho no espaço intercamadas do grafeno.

As vantagens de usar o produto Adianano em LIBs

Estas vantagens acima mencionadas garantem a estabilidade do compósito contra fissuras quando o volume de silício muda durante o ciclo (trampolim) e, consequentemente, a estabilidade a longo prazo da operação do LIB.