As baterias recarregáveis de íon lítio estão presentes nos mais diversos equipamentos elétricos e eletrônicos, impulsionadas pela sua alta densidade de energia em pequenos volumes e pesos. A eletrônica flexível tem crescido na esteira de outras tecnologias como dispositivos implantáveis e tecnologia das coisas, e as baterias de íon lítio podem ocupar também essa lacuna como fonte de energia. Os métodos de produção de baterias de íon lítio convencionais utilizam-se de sistemas rígidos, além de conterem eletrólitos líquidos que diminuem a segurança dos dispositivos. Uma alternativa na produção de baterias de íon lítio é a confecção de eletrodos de filmes finos por técnicas físicas como o sputtering. Dentre as vantagens desse processo destaca-se ser desnecessário a adição de ligantes e condutores eletrônicos que promovem diminuição na energia específica da bateria. Com o objetivo de produzir filmes finos de óxido de metal de transição litiado ternário (Ni, Mn e Co), foram investigadas neste trabalho formas de se produzir essas películas que otimizem a sua capacidade de descarga eletroquímica sem, contudo, necessitar de tratamentos térmicos, tanto in situ como a posteriori, o que possibilita o emprego de substratos flexíveis. Os filmes foram investigados segundo um planejamento fatorial de experimentos com 4 variáveis (potência, pressão, espessura e porcentagem de O2) em dois níveis mais ponto central. Diversas técnicas foram empregadas para caracterizar as propriedades físicas e químicas, com destaque para avaliação eletroquímica de desempenho da capacidade de descarga elétrica. Os resultados do planejamento indicaram as melhores condições de deposição e a amostra otimizada apresentou uma capacidade de descarga de 212 mAhg-1, 50% maior do que os eletrodos convencionais. Com esse trabalho mostra-se ser possível obter filmes com alta capacidade sem necessidade de tratamentos térmicos, o que pode contribuir para o futuro desenvolvimento da eletrônica flexível beneficiando a humanidade com dispositivos eletrônicos voltados para saúde e bem estar social.

A demanda crescente por baterias com altas densidades de energia, para dispositivos portáteis e veículos elétricos, esbarra na origem esgotável dos materiais atualmente empregados. A previsão de esgotamento das reservas de cobalto, principal componente das baterias de íon lítio, é entorno de cinquenta anos. Os óxidos de metais de transição ternários do tipo lamelar com parcial substituição do cobalto em sua composição (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ) são os compostos mais promissores para substituírem os eletrodos ricos em cobalto (LiCoO 2 ), e isso já vem acontecendo comercialmente. Contudo, a eficiência desse material como eletrodo não é plenamente alcançada devido à instabilidade dos eletrólitos nos altos potenciais de oxidação requeridos nos processos de carga. Nesse trabalho, filmes finos foram depositados por RF sputtering com objetivo de compreender como as propriedades cristalográficas e morfológicas dos eletrodos ternários podem impactar na otimização da sua eficiência eletroquímica. Os parâmetros de deposição que influenciam na estequiometria, morfologia superficial e rendimento eletroquimico foram investigados utilizando-se um planejamento fatorial de experimentos do tipo 2 2 , sendo a composição atômica, a caracterização cristalográfica, a morfológica, e a eletroquímica dos filmes ternários caracterizadas respectivamente por fluorescência de raios X, difração raios X, espectroscopia no infravermelho, microscopia de força atômica, e cronopotenciometria. Cada experimento do planejamento mostrou filmes relativamente diferentes tanto em morfologia como em composição química. As medidas de difração e fluorescência de raios X indicam, respectivamente, eletrodos parcialmente cristalinos com pronunciada orientação preferencial e concentrações maiores de manganês em relação aos outros metais, para todos os filmes depositados por sputtering. Os estudos topográficos exibiram filmes com morfologia granular e tamanhos de grãos diferentes, diretamente dependentes da potência de deposição. A capacidade de carga dos filmes sofre forte influência da potência de deposição, que produz filmes subestequiométricos e com maior rugosidade superficial. O valor da capacidade de carga para o filme depositado com 100 W e 5 mL/min foi de aproximadamente 250 mAh/g, valor superior ao encontrado na literatura para eletrodos convencionais em pó com aditivos que é de 200 mAh/g. Esses resultados revelaram que os caminhos a serem trilhados para se aumentar a capacidade de carga dos eletrodos de baterias recarregáveis de íon lítio com óxidos ternários, que mais se relaciona com as características morfológicas e cristalográficas do que com a concentração de metais.