Quais são os diferentes tipos de materiais de cátodo?

Os materiais do cátodo são geralmente o fator limitante quando se trata de fazer baterias confiáveis ​​de íons de lítio. Com baterias recarregáveis ​​para uso cada vez maior, os cientistas continuam buscando materiais cátodo que combinam alta produção com operação segura. Uma variedade de materiais é usada, dependendo da aplicação. As baterias para aparelhos de consumo há muito usam óxido de cobalto como seu principal material cátodo, e o fosfato de ferro está em demanda por baterias de carro elétrico. A energia extra necessária para alterar os materiais entre as fases de gás, líquido e sólido torna impraticável projetar uma bateria que envolva essa mudança. As primeiras versões de baterias de lítio recarregáveis ​​usavam enxofre fundido como cátodo, cercado por sal fundido, 842 graus Fahrenheit (450 grauses Celsius). Essas baterias podem fornecer uma produção alta, mas manter os materiais líquidos separados era um problema demais. Os pesquisadores procuraram um método prático de usar o enxofre como material cátodo.

Uma das dificuldades no desenvolvimento de melhores materiais de cátodo é a volatilidade inerente. Para que a bateria funcione, o cátodo precisa ter uma forte carga elétrica em relação ao outro eletrodo, o ânodo. Isso requer uma substância com alto teor de oxigênio. Esse material é potencialmente muito combustível, especialmente quando combinado com o calor que é frequentemente associado à reação química que ocorre dentro de uma bateria.

Essa é uma das razões do interesse em compostos de enxofre para os catodos. O enxofre possui qualidades elétricas do oxigênio sem sua volatilidade. O problema com os compostos de enxofre é que eles produzem cátodos com vida mais curtaEspans, porque suas reações químicas deixam subprodutos que se dissolvem no material eletrólito que separa os dois eletrodos.

No início da década de 1970, surgiu um novo grupo de compostos que chamou a atenção dos pesquisadores que haviam desistido da idéia de usar enxofre fundido. O mais leve desses compostos, o dissulfeto de titânio, foi comumente usado durante esta década. Foi substituído por volta de 1980 por óxido de cobalto de lítio, que produziu a primeira bateria de íon de lítio verdadeiramente bem-sucedida.

O óxido de cobalto é o material cátodo dominante no mercado e é comumente usado nas baterias recarregáveis ​​dos celulares e dos computadores de laptop. Em equipamentos médicos como desfibriladores cardíacos, o óxido de vanádio de prata é comumente usado para os catodos. Esse tipo de bateria tem prata como subproduto de sua reação química, e isso melhora a condutividade da bateria.

fosfato de ferro e, em menor grau, titanato de lítio, chamou a atenção dos fabricantes de automóveis.S MATERIAIS CATÍTIOS PONTADOS PARA BATERIAS DE CARROS ELÉTRICOS. Uma razão para isso é porque as baterias com cátodos feitos com esses compostos podem ser rapidamente carregados em apenas 10 minutos. As células com catodos feitos de níquelato têm a maior densidade de energia. Essa alta densidade de energia significa que eles não são tão seguros quanto as baterias de fosfato de ferro ou titanato de lítio.