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Caracterização in-situ de eletrodos de baterias de lítio-íon e lítio-enxofre por espectroscopia FTIR e Raman

Processo: 21/09387-1
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de abril de 2023
Situação:Interrompido
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Elétrica - Materiais Elétricos
Pesquisador responsável:Hudson Giovani Zanin
Beneficiário:Murilo Machado Amaral
Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Empresa Sede:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química (FEQ)
Vinculado ao auxílio:17/11958-1 - CINE - Divisão para Armazenamento de Energia Avançado, AP.PCPE
Bolsa(s) vinculada(s):23/11416-5 - Estudo de materiais cerâmicos derivados de precursores poliméricos, aplicados a baterias de lítio-enxofre, por técnicas de Raio-X in-situ., BE.EP.DR   23/11417-1 - Estudo sobre o desempenho de cátodos de baterias de lítio-enxofre contendo materiais cerâmicos derivados de precursores poliméricos, BE.EP.DR
Assunto(s):Eletroquímica   Baterias de lítio   Enxofre   Íons   Lítio   Eletrodos   Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier   Espectroscopia Raman   Materiais cerâmicos   Polímeros (materiais)
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:Baterias de lítio-enxofre | Baterias de lítio-íon | Eletroquímica | Espectroscopia | Ftir | Materiais cerâmicos derivadas de polímeros | Eletroquímica

Resumo

Para desenvolver e aprimorar baterias de íon de lítio, é importante um melhor entendimento do comportamento eletroquímico dos eletrodos, dos eletrólitos e suas respectivas interfaces. A interface eletrodo/eletrólito geralmente apresenta a formação de uma camada de passivação no eletrodo. Essa camada, conhecida como SEI (do inglês Solid-Electrolyte Interface), atua como isolante eletrônico e condutor iônico. A SEI depende das condições dos eletrólitos e especialmente do catodo. Os materiais para cátodos podem ser inúmeros neste trabalho iremos focar em materiais de alta capacidade específica como LiMnO2 (LMO), LiNiO2 (LNO) e LiFePO4 (LFP) com a finalidade de encontrar alternativas para substituir cátodos que contenha cobalto. Além das baterias que são sistema de alta densidade de energia, estudaremos supercapacitores que são sistema de potência e complementam as primeiras. Em relação aos supercapacitores, um objetivo importante desse trabalho é estudar a degradação dos eletrodos de carbono em diferentes sistemas. Dentro deste contexto serão realizados: (a) síntese e caracterização de novos eletrodos assim como de eletrólitos, em supercapacitores e baterias; (b) a caracterização da interface entre o eletrodo e eletrólito; (c) estudo da evolução dos eletrodos e eletrólitos no transiente de potencial; (d) estudo de degradação do eletrodo e eletrólito em potenciais abusivos; e (e) a formação de filmes de passivação, como a camada SEI nas baterias de íon de lítio. A caracterização eletroquímica in-situ será feita com células de dois ou três eletrodos. Para complementar a investigação eletroquímica, o FTIR será empregada espectroscopia FTIR in-situ e operando para estes tipos de células pela primeira vez no Brasil. Para auxiliar na interpretação dos dados FTIR operando, técnicas de caracterização operando de suporte como espectroscopia Raman e análise de gases nos ajudarão a entender melhor os mecanismos envolvidos. Técnicas adjacentes como Raman, XPS, XRD ex situ tambem serão empregados em amostra como preparadas e post-mortem. (AU)

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Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
AMARAL, MURILO M.; BIN MUJIB, SHAKIR; SANTOS, ERICK A.; RIBEIRO, JOSIMAR; ZANIN, HUDSON; SINGH, GURPREET. A sulfur host based on silicon oxycarbide for advanced lithium-sulfur batteries. JOURNAL OF ENERGY STORAGE, v. 72, p. 11-pg., . (21/09387-1, 22/02222-0)

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