Estudo de compostos de O3-NaFexNiyMnzO2 para baterias de íon-sódio

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dataload.collectionmapped02 - Mestrado - Químicapt_BR
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dc.contributor.advisorDall'Antonia, Luiz Henrique [Orientador]pt_BR
dc.contributor.authorGuaita, Maria Gabriella Detonept_BR
dc.contributor.bancaMatos, Roberto dept_BR
dc.contributor.bancaPöttker, Walmir Enopt_BR
dc.contributor.coadvisorUrbano, Alexandre [Coorientador]pt_BR
dc.coverage.spatialLondrinapt_BR
dc.date.accessioned2024-05-01T15:18:07Z
dc.date.available2024-05-01T15:18:07Z
dc.date.created2020.00pt_BR
dc.date.defesa17.02.2020pt_BR
dc.description.abstractResumo: 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-sódiopt_BR
dc.description.abstractother1Abstract: The growing demand for lithium-ion batteries may, in the future, limit the available lithium and cobalt resources, significantly influencing the cost and the own survival of technology Therefore, new technologies have been investigated to replace the use of lithium and cobalt, raw materials that constitute the available cathode active material on lithium-ion batteries Among the emerging technologies, sodium-ion bat-teries stand out O3-NaFexNiyMnzO2 compounds have been proposed for the devel-opment of a material with excellent electrochemical properties for application as a cathode that enable the improvement and future commercialization of sodium-ion batteries However, the values of x, y and z that result in the compound with the best performance are found empirically, without an investigation of the correlation be-tween these values and the electrochemical performance presented by the material Thus, this study aimed to synthesize O3-NaFexNiyMnzO2 compounds via sol-gel, characterize them crystallographically, morphologically and electrochemically, and optimize, through the application of statistical methods, the stoichiometry in order to find the compound with the best electrochemical performance for application as cathodes in sodium-ion rechargeable batteries In addition, as the synthesis of a-NaFeO2 via sol-gel was not found in the literature, this study also aimed to develop an unprecedented methodology for sol-gel synthesis to obtain a-NaFeO2 with small particles Through X-ray diffraction and Rietveld refinement, it was found that the initial chelating agent:metals ratio affects the concentration of a and ß-NaFeO2 phases after calcination a-NaFeO2, obtained with the appropriate chelating agent:metals ratio, showed high purity and crystallinity and grains in the order of 2 nm A discharge capacity of approximately 11 mA h g-1 was obtained when the a-NaFeO2 electrode obtained via sol-gel was cycled between 1 to 4 V vs Na+/Na, corresponding to intercalation of approximately 5 Na+ ions of the formula Na1-xFeO2 For the other synthesized compounds, with variable x, y and z in NaFexNiyMnzO2, it was found that the parameters of the sol-gel synthesis influence the phases formed at the end of the synthetic route and that the behavior along the treatments depends on stoichiometry, thus it was observed that it is necessary to manipulate the synthesis parameters so that each compound can be synthesized with adequate purity and crystallinity to result in an electroactive material with good electrochemical performance as a cathode of sodium-ion batteriespt_BR
dc.description.notesDissertação (Mestrado em Química) - Universidade Estadual de Londrina, Centro de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Químicapt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17003
dc.languagepor
dc.relation.coursedegreeMestradopt_BR
dc.relation.coursenameQuímicapt_BR
dc.relation.departamentCentro de Ciências Exataspt_BR
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Químicapt_BR
dc.subjectQuímicapt_BR
dc.subjectBaterias de íon-sódiopt_BR
dc.subjectSol-gelpt_BR
dc.subjectCátodospt_BR
dc.subjectEstrutura de camadas (Sólidos)pt_BR
dc.subjectChemistrypt_BR
dc.subjectSodium-ion batteriespt_BR
dc.subjectSol-gelpt_BR
dc.subjectCathodespt_BR
dc.subjectLayer structure (Solids)pt_BR
dc.titleEstudo de compostos de O3-NaFexNiyMnzO2 para baterias de íon-sódiopt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR

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