Síntese e caracterização de nanofios de germânio como elementos ativos em eletrodos de bateria

• Processo: 22/06259-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Riama Coelho Gouveia
• Beneficiário: Rafael Olegario de Sousa
• Instituição Sede: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP). Campus Sertãozinho. Sertãozinho , SP, Brasil
• Assunto(s): Baterias de íon-lítio Eletrodos Germânio Semicondutores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Baterias íons-lítio | eletrodos | Germânio | Redes de Nanofios | Nanoestruturas semicondutoras

Resumo

A necessidade de autonomia energética, como para os veículos híbridos, estimula pesquisas para otimização de baterias. Um tipo de bateria bastante comum são as de íons de lítio, e uma alternativa promissora para aumentar a capacidade de carga e a densidade de energia, bem como prolongar a ciclabilidade, é a substituição do recobrimento tradicional dos anodos com grafite por redes de nanofios semicondutores, em especial o Germânio. A capacidade de carga do Germânio é mais de quatro vezes maior que a do grafite e a difusão do Lítio no Germânio 400 vezes maior do que no Silício, além de maior condutividade. O uso de redes de nanofios, por sua vez, aumenta a capacidade de carga e garante maior estabilidade na variação de volume do processo de litiação-delitiação permitindo a realização de mais ciclos. Para que a rede de nanofios promova os benefícios esperados é necessário que estabeleçam contatos ôhmicos, que ofereçam baixa resistência ao transporte de carga e sejam resistentes à variação de volume por muitos ciclos. Nesse contexto, o objetivo deste projeto de pesquisa é a síntese de redes de nanofios de germânio pelo método vapor-líquido-sólido em áreas maiores que as usuais e em diferentes superfícies, especialmente naquelas utilizadas como coletores de corrente em baterias de íons de lítio, bem como o estudo das propriedades que favorecem a sua aplicação nos eletrodos de bateria: resistência, transporte eletrônico, capacidade de armazenamento, ciclabilidade. Espera-se, como resultado, o crescimento sistematizado e reprodutível de redes de nanofios de germânio com alta cristalinidade, diretamente nos coletos de corrente de anodos de baterias de íon-lítio, promovendo contatos de baixa resistência e estáveis, além de grande capacidade de carga e alta ciclabilidade em baterias.(AU)