Estudo Eletroquímico e Estrutural de Nanocompósitos Híbridos

Diversos centros de pesquisa em todo mundo têm sintetizado novos cátodos para a utilização em baterias secundárias de íon-lítio, devido ao aumento significativo na produção dessas baterias nos últimos anos, as quais são aplicadas como fonte de energia em equipamentos eletrônicos portáteis (telefones celulares, computadores pessoais, etc.). Uma das mais importantes aplicações de polímeros condutores eletrônicos, como a polianilina (PANI) e seus derivados, é a utilização em dispositivos de armazenamento de carga. Nessas aplicações, é desejáveis uma alta capacidade específica, alta condutividade e uma boa estabilidade química.

O pentóxido de vanádio (V₂O₅) também tem sido amplamente estudado em razão do alto valor de potencial no estado carregado e da alta capacidade específica teórica. Contudo, a lenta difusão dos íons Li⁺ dentro desses materiais impossibilita a bateria de fornecer altas densidades de corrente a potenciais adequados para o uso prático.

Um dos métodos empregados em nosso laboratório para tentar aumentar a velocidade de difusão dos íons Li⁺ é a síntese de nanocompósitos constituídos de PANI/V₂O₅ e PANI sulfonada/V₂O₅. Esses sistemas apresentam propriedades peculiares em razão da íntima mistura em escala nanométrica entre os seus componentes, correspondendo a uma escala intermediária entre a molecular clássica e microscópica. Diversas técnicas estão disponíveis em nosso laboratório, permitindo uma análise estrutural criteriosa e uma investigação aprofundada dos processos eletroquímicos envolvidos nas etapas de carga e descarga dos cátodos.

A figura mostra os resultados obtidos a partir da técnica de microbalança a cristal de quartzo, indicando os fluxos molares das espécies intercaladas/deintercaladas em um nanocompósito constituído de PANI sulfonada/V₂O₅ durante uma voltametria cíclica.