Influência da distribuição do tamanho de partícula na microestrutura de eletrodos de baterias de íons de lítio: simulação da capacidade específica utilizando softwares matlab e comsol

Abstract

Este trabalho estudou a influência da microestrutura de materiais que formam eletrodos de baterias de íons de Lítio na sua capacidade energética. Para isto, foram modeladas diferentes microestruturas utilizando as ferramentas MATBOX e TauFactor do software MATLAB. A simulação eletroquímica dessas microestruturas utilizando o software COMSOL permitiu obter valores de capacidades específicas da bateria. Neste contexto, inicialmente foram geradas microestruturas estocásticas variando parâmetros como a fração volumétrica, distribuição de tamanho de partícula e sobreposição de partículas (overlapping). A caracterização dessas microestruturas incluiu a análise de propriedades como a área superficial, tortuosidade e fração volumétrica final. As simulações permitiram a avaliação de como a variação desses parâmetros influenciam a capacidade da bateria. Os resultados mostraram que a área superficial das microestruturas diminui com o aumento do diâmetro das partículas, o que pode afetar a eficiência da bateria. A análise da tortuosidade revelou complexidades na medição dos caminhos dos poros, indicando a necessidade de estudos adicionais para uma caracterização mais precisa. Este trabalho demonstrou a utilidade das simulações para otimizar o design de eletrodos e melhorar a eficiência das baterias de íons de lítio, fornecendo insights valiosos sem a necessidade de produção física dos eletrodos.