Tratamento a laser melhora o desempenho da bateria

Aug 16, 2023

À medida que o mundo muda para fontes de energia renováveis, a necessidade de baterias recarregáveis ​​de alto desempenho para armazenar energia intermitente torna-se crucial. Embora atualmente sejam utilizadas baterias de íons de lítio, seu desempenho ainda requer melhorias. Uma maneira de aprimorar suas capacidades é desenvolver novos materiais para eletrodos.

Pesquisadores da KAUST demonstraram o uso de pulsos de laser para modificar a estrutura de um material de eletrodo alternativo chamado MXene, resultando em maior capacidade energética e outras propriedades importantes. MXene é composto por camadas de metais de transição como titânio ou molibdênio ligados a átomos de carbono ou nitrogênio, tornando o material altamente condutor e oferecendo capacidade de armazenamento de lítio.

No entanto, MXenes baseados em carboneto de molibdênio apresentam degradação de desempenho ao longo do tempo devido à formação de óxido de molibdênio dentro da estrutura do material. Para resolver esse problema, os pesquisadores utilizaram pulsos de laser infravermelho para criar nanopontos de carboneto de molibdênio dentro do MXene, um processo conhecido como gravação a laser. Esses nanopontos forneceram capacidade adicional de armazenamento para lítio e aceleraram o processo de carga e descarga.

O tratamento a laser também reduziu o teor de oxigênio do material, evitando a formação do problemático óxido de molibdênio. Além disso, as fortes ligações entre os nanopontos e as camadas melhoraram a condutividade do MXene e estabilizaram a sua estrutura durante a carga e descarga. O material gravado a laser resultante exibiu um aumento de quatro vezes na capacidade de armazenamento elétrico em comparação com o MXene original.

Nos testes, os pesquisadores criaram um ânodo a partir do material gravado a laser e o submeteram a 1.000 ciclos de carga e descarga em uma bateria de íons de lítio, sem observar perda de capacidade. Eles acreditam que a gravação a laser poderia ser aplicada para melhorar as propriedades de outros MXenes, levando ao desenvolvimento de baterias recarregáveis ​​​​que utilizam metais abundantes e econômicos, como sódio e potássio.

As descobertas deste estudo fornecem uma estratégia promissora para melhorar o desempenho da bateria e avançar na próxima geração de baterias recarregáveis.