Cientistas do Instituto Politécnico Rensselaer, em Nova York dizem que melhoraram a estabilidade de catodos de vanádio dissulfeto em baterias de lítio-íon para eletrônicos de consumo, armazenamento de energia solar e veículos eléctricos.
No estudo «Vanadium disulfide flakes with nanolayered titanium disulfide coating as cathode materials in lithium-ion batteries«, publicado na revista Nature, os cientistas dizem que eles foram capazes de fazer as escamas de dissulfeto de vanádio em um íon de lítio tornando o revestimento mais estável com uma camada de dissulfeto de titânio de cerca de 2,5 nm de espessura.
Disseram que o revestimento de dissulfeto de titânio (TIS 2) é muito menos susceptível a «Peierls distorção» durante a litiação e delitiação, permitindo assim estabilizar o dissulfeto de vanádio subjacente. A distorção de Peierls afeta a rede periódica de um cristal unidimensional, resultando numa condutividade térmica mais baixa.
Os pesquisadores observaram como é produzida a instabilidade de dissulfeto em baterias de lítio. O relatório indica que a inserção de lítio é responsável pela distorção de Peierls, definida como uma assimetria no espaçamento entre os átomos de vanádio, e provoca a degradação de escamas de dissulfeto de vanádio. «O revestimento TiS2 atua como uma camada amortecedora», o documento afirma. «Ele contém o material VS2 [sulfeto de vanádio], que fornece suporte mecânico. O vidro TiS 2 permanece relativamente calmo durante o processo de migração do lítio, o que explica por que o revestimento TiS 2 melhora significativamente a vida do cátodo VS2. Como resultado, o TiS2 externo é resistente à carga / descarga, enquanto que as camadas interiores do VS2 são melhor protegidas contra a degradação devida ao suporte mecânico fornecido pelo revestimento dos testes electroquicos TiS2».
A imagiologia óptica in situ e os princípios da teoria funcional da densidade foram utilizados para verificar que a estabilidade das escamas foi significativamente melhorada. «Estas descobertas proporcionam uma nova oportunidade para a concepção racional de materiais condutores DTM [dicalcogenuro de metais de transição] para a construção de baterias de iones de lítio de alta performance «, acrescentou o documento.
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