Compósitos diamante-CVD/Fibra de carbono como ânodo em baterias de íons de lítio - Érica Cristina Almeida (2006)
Um compósito inovador diamante/fibra de carbono é apresentado para aplicação como eletrodo negativo (ânodo) de baterias de íons de lítio. Neste propósito foi importante o entendimento e discussão de três frentes de estudos divididos em: obtenção e caracterização da fibra de carbono, utilizada como substrato; crescimento e caracterização do filme de diamante dopado sobre a fibra, formando o compósito; e, finalmente, os resultados da aplicação desse material como ânodo em baterias de íons de lítio. O substrato (obtido a partir do precursor poliacrilonitrila) evidenciou uma estrutura fortemente dependente da temperatura de tratamento térmico, tanto nas análises de difração de raios x como de espectroscopia de espalhamento Raman. Verifica-se que o índice de grafitização das fibras afeta a obtenção do filme de diamante, a resistividade da amostra e o processo de disponibilidade de sítios ativos na eletrointercalação de lítio. Diferenças morfológicas dos filmes de diamante são marcantes e o tamanho de grão, observado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), aumenta com a evolução do tratamento térmico dos substratos tratados em 1000, 1500 e 2000 °C. Uma estrutura mais organizada favorece o aparecimento do plano piramidal (111) do diamante, com a possível ligação inicial do diamante nas ligações das bordas grafíticas. Em todos os substratos estudados as fotomicrografias por MEV mostram as fibras de carbono completamente recobertas pelo filme, formando uma estrutura tridimensional de diamante até uma profundidade de 1,5 mm, para filmes crescidos simultaneamente em ambos os lados da amostra. O comportamento eletroquímico de intercalação de íons de lítio mostrou que o eletrodo compósito com fibras tratadas em menor índice de grafitização e recoberto com diamante altamente condutor aumenta a capacidade de armazenamento de lítio, quando a eletrointercalação é realizada em baixas correntes, alcançado uma capacidade reversível de 370 mA.h.g-1. A principal vantagem destes eletrodos compósitos é que eles são livres de um polímero ligante frequentemente utilizado nos eletrodos em baterias de íons de lítio e com isto a preparação do ânodo das baterias fica bastante simplificada, além da ausência de resistência elétrica do eletrodo.