Nanopartículas para a formação de silício poroso e como aditivos condutores para ânodo em Baterias de Iões de Lítio

Resumo

Atualmente, existe um interesse mundial em sistemas mais eficientes de armazenamento de energia e na substituição de motores de combustão interna por veículos elétricos ou híbridos. As baterias de íons de lítio (LIBs) podem fazer uma contribuição neste aspecto se atingirem o nível tecnológico necessário para sua utilização como baterias nos veículos supracitados. O silício poroso (PSi) é um dos materiais mais promissores a serem utilizados como ânodos em LIBS principalmente por sua capacidade de armazenar grandes quantidades de íons de lítio e elevada área superficial. Embora existam uma variedade de métodos para a formação de PSi, em termos de custos, apenas o Si metalúrgico (MG-Si) como precursor para a formação porosa pode ser comparável ao grafite tradicionalmente usado como ânodo, o qual e deve ser substituído por causa de sua limitada capacidade. Tradicionalmente, as nanopartículas (NPs)metálicas, como Ag, Au, Pd e Pt, foram utilizadas na formação porosa principalmente devido à sua capacidade de perfuração do wafer de silício através de eletro-dissolução (etching). No entanto, devido à sua origem, o MG-Si contém muitas mais impurezas do que o wafer de silício de partida e também, como um é pó, a eletro-dissolução não pode ser usado posteriormente. Portanto, pela primeira vez, este projeto propõe um método naõ electroquimico de dissolução catalisado por NPs de prata e cobre para a porosificação de MG-Si. As NPs de cobre são materiais de baixo custo que, em condições apropriadas, podem quebrar a superfície de Si, eliminando assim as impurezas presentes e, portanto contribuindo para a purificação de MG-Si. Além disso, como conseqüência da baixa condutividade elétrica do PSi, as nanopartículas metálicas condutoras podem ser incorporadas no PSi, melhorando assim o contato elétrico no ânodo. Como resultado, espera-se otimizar todos os parâmetros da síntese do compósito PSi para melhorar significativamente o desempenho da bateria.