Grupo obtém material com alta capacidade de armazenar e conduzir eletricidade

Trabalho conduzido por pesquisadores do Centro de Inovação em Novas Energias (CINE), que tem parceria com a Shell no âmbito do Programa Centros de Pesquisa em Engenharia (CPEs) da FAPESP, apresentou uma contribuição importante ao estudo de materiais para eletrodos de supercapacitores.

Um supercapacitor é aquele capaz de armazenar e fornecer uma elevada densidade de potência em um curto intervalo de tempo, que apresenta capacitância (armazenamento de energia) elevada se comparada com outros tipos de capacitores e ocupa o intervalo de aplicações entre capacitores eletrolíticos e baterias.

Os autores obtiveram um material otimizado ao fazer crescer óxido de níquel diretamente em nanofibras de carbono, conseguindo um sinergismo entre os elementos químicos, no nível atômico, que resultou em alta capacidade de armazenar e conduzir eletricidade, além de durabilidade e estabilidade.

O eletrodo foi submerso no eletrólito aquoso, uma solução baseada em íons de lítio dissolvidos em água e sem solventes, que foi carregado por meio de aplicação de corrente elétrica. Nesse momento, os autores do estudo observaram as interações entre ambos os componentes enquanto o eletrodo estava em funcionamento. Para isso, os pesquisadores utilizaram espectroscopia Raman, técnica capaz de fornecer informação relevante sobre as mudanças químicas e estruturais que ocorrem nos materiais.

Publicada em artigo no periódico científico Nanoscale, a pesquisa revela detalhes sobre os processos que ocorrem na interface entre um material composto por nanofibras de carbono e nanoestruturas de óxido de níquel e a solução que funcionou como eletrólito.

“Do ponto de vista aplicado, temos um dispositivo muito estável quimicamente que proporcionou elevada ciclabilidade, além da alta capacidade de armazenar/estocar energia”, comenta o doutorando Willian Gonçalves Nunes, primeiro autor do artigo e membro do Programa de Armazenamento Avançado de Energia do CINE, em entrevista para a equipe de educação e difusão do centro. Nos testes, o dispositivo completou 10 mil ciclos de carga e descarga, perdendo apenas 2% da eficiência no último ciclo.

A pesquisa foi realizada durante o doutorado de Nunes, com Bolsa da FAPESP e sob orientação do professor Hudson Zanin, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

*Com informações da Assessoria de Comunicação do CINE.