A sociedade moderna caracterizou-se pela intensa necessidade de energia. Dada a limitação anunciada na fonte dos combustíveis fósseis, aliada às suas implicações climáticas globais, o desenvolvimento de novos dispositivos portáteis de comunicação, entretenimento, biomédicos e de transporte, indica a necessidade da busca por novas tecnologias de armazenamento e conversão de energia. O uso eficiente da energia requer o armazenamento eficaz de eletricidade, significando que o rigor do desenvolvimento desta vertente tecnológica deve necessariamente focar a construção de baterias com alta densidade energética de armazenamento, controle de velocidade de carga e descarga, além de sua longa vida útil [1-4]. Neste sentido, baterias recarregáveis de lítio tem se mostrado sistemas interessantes. Estudos apontam que nanotubos inorgânicos além de melhorarem consideravelmente o tempo de carga/descarga de um determinado material ainda fornecem maior espaço para o armazenamento de lítio[5]. Basicamente, esses nanotubos são compostos por três camadas X-M-X, onde M é um metal de transição e X pode ser átomos de enxofre e selênio. Neste trabalho, investigamos a adsorção de lítio em nanotubos do tipo MoS₂, e qual o efeito de seu raio de curvatura na voltagem. Os cálculos basearam-se na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) empregando o funcional de troca-correlação GGA (PW91), realizados com o código Vienna Ab-initio Simulation Package (VASP).  Utilizamos o método das superfícies curvadas, que descreve um nanotubo completo utilizando apenas poucos átomos[5]. Uma superfície curvada com curvatura constante é similar a superfície de um nanotubo com exceção dos pontos de inflexão. Através desse método, podemos descrever propriedades locais e eletrônicas associadas aos nanotubos de maneira acurada. Estudamos a adsorção em nanotubos do tipo armchair e zig-zag. Para nanotubos com 10Å de raio a estrutura armchair é a mais estável do ponto de vista energético, contudo após a inserção de lítio esta estrutura se torna instável. Por outro lado, a estrutura do tipo zig-zag é estável e apresenta voltagem de aproximadamente 0.6V. Voltagem similar é encontrada em resultados experimentais[6]. Realizamos também cálculos para a Electron localized function (ELF), que é uma medida da localização dos elétrons baseada na densidade de elétrons de mesmo spin. Concluímos que a ELF de um nanotubo completo e da superfície curvada são similares, ratificando a exatidão do método.

[1] Next - Generation  Electrolytes  for   Li   Batteries,   Soo - Jin    Park  ,    Min - Kang    Seo  ,  and    Seok    Kim.   High Energy Density Lithium Batteries, Materials, Engineering, Applications. WILEY-VCH (2010)

[2] A task of terawatts, editorial Nature 454, 805 (2008).

[3] Q. Schiermeier, J. Tollefson, T. Scully, A. Witze and O. Morton, Nature 454, 816 (2008).

[4] IEA, Energy Technology perspectives 2008, Scenarios & Strategies to 2050, OECD/IEA.

[5] K. Tibbetts, C. R. Miranda, Y. S. Meng, and G. Ceder, Chem. Mater. 19, 5302 (2007).

[6] Qiang Wang and Jinghong Li, J. Phys. Chem. C 111, 1675 (2007).