Estudo de compostos de O3-NaFexNiyMnzO2 para baterias de íon-sódio
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Guaita, Maria Gabriella Detone
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Resumo
Resumo: A crescente demanda por baterias de íon-lítio pode futuramente limitar os recursos de lítio e cobalto disponíveis, influenciando significativamente no custo e na própria sobrevivência da tecnologia Por isso, novas tecnologias têm sido investigadas para substituir o uso do lítio e do cobalto, matérias-primas do material ativo do catodo das baterias de íon-lítio Das tecnologias emergentes, destacam-se as baterias de íon-sódio Compostos de O3-NaFexNiyMnzO2 vem sendo propostos para o desenvolvi-mento de um material com excelentes propriedades eletroquímicas para aplicação como catodo que possibilitem o aprimoramento e a futura comercialização das bate-rias de íon-sódio Todavia, os valores de x, y e z que resultam no composto com me-lhor performance são encontrados empiricamente, sem uma investigação da correlação entre estes valores e o desempenho eletroquímico apresentado pelo material Assim, este trabalho teve por objetivo geral sintetizar via sol-gel os compostos de O3-NaFexNiyMnzO2, caracterizá-los cristoalograficamente, morfologicamente e eletroquimicamente, e otimizar, por meio da aplicação de métodos estatísticos, a estequiometria a fim de encontrar o composto com melhor performance eletroquímica para aplicação como catodos em baterias recarregáveis de íon-sódio Além disso, como a síntese do a-NaFeO2 via sol-gel não foi encontrada na literatura, este trabalho também teve por objetivo desenvolver uma metodologia inédita para a síntese sol-gel para obter-se a-NaFeO2 com partículas pequenas Através da difração de raios-X e do refinamento de Rietveld verificou-se que a razão inicial de agente quelante:metais afeta na concentração das fases a e ß-NaFeO2 após a calcinação O a-NaFeO2, obtido com a razão de agente quelante:metais adequada, apresentou elevada pureza e cristalinidade e grãos na ordem de 2 nm Uma capacidade de descarga de aproximadamente 11 mA h g-1 foi obtida quando o eletrodo de a-NaFeO2 obtido via sol-gel foi ciclado entre 1, a 4, V vs Na+/Na, correspondendo a intercalação de aproximadamente ,5 íons Na+ da fórmula Na1-xFeO2 Para os demais compostos sintetizados, com x, y e z variáveis em NaFexNiyMnzO2, verificou-se que os parâmetros da síntese sol-gel influenciam nas fases formadas no final da rota sintética e que o comportamento ao longo dos tratamentos depende da estequiometria, assim observou-se que é necessário manipular os parâmetros da síntese para que cada composto possa ser sintetizado com pureza e cristalinidade adequadas para resultar em um material eletroativo com bom desempenho eletroquímico como catodo de baterias de íon-sódio
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Palavras-chave
Química, Baterias de íon-sódio, Sol-gel, Cátodos, Estrutura de camadas (Sólidos), Chemistry, Sodium-ion batteries, Sol-gel, Cathodes, Layer structure (Solids)