Eletrodos binder-free para baterias e supercapacitores de lítio baseados em nanocompósitos de carbono e óxidos metálicos: uma avaliação de viabilidade técnica (2023)
- Authors:
- Autor USP: FREITAS NETO, DÉCIO BATISTA DE - FFCLRP
- Unidade: FFCLRP
- Sigla do Departamento: 593
- DOI: 10.11606/T.59.2023.tde-20062023-065959
- Subjects: BATERIAS ELÉTRICAS; MATERIAIS COMPÓSITOS; ELETRODO; LÍTIO
- Keywords: Baterias; Battery; Binder-free; Composite; Compósito; Electrode; Lithium; Nonwoven; Supercapacitor
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: A presente tese visou desenvolver e investigar o desempenho eletroquímico de eletrodos compósitos do tipo binder-free baseados em óxidos metálicos suportados sobre fibras de carbono nonwoven em eletrólitos não aquosos de lítio e sódio. A fibra de carbono adquirida foi obtida a partir da carbonização de poliacrilonitrila, e a carga eletroativa composta por nanotubos de carbono (CNT), óxido de grafeno reduzido (rGO) e nanoestruturas de óxido de vanádio (V2O5.nH2O) e de ferro (Fe2O3). O V2O5.nH2O foi eletrodepositado sobre a fibra recoberta com CNT, esse método garantiu um bom controle de massa eletrodepositada e o Fe2O3 foi incorporado por impregnação, mergulhando-se o eletrodo em solução precursora, em seguida secagem e tratamento térmico. A análise de desempenho eletroquímico foi realizada a partir de voltametria e cronopotenciometria cíclicas. Os resultados mostram que o eletrodo V@CNT-feltro pode atuar como cátodo e o eletrodo Fe-rGO@CNT-feltro como ânodo em baterias de lítio, com excelentes valores capacidade específica. O compósito contendo óxido de ferro apresentou capacidade específica de 1.600 e 2.121mAh/g na corrente de 1A/g, nas proporções de Fe-rGO/CNT e 60% e 54%, respectivamente. Esses altos valores se devem a processos pseudocapacitivos que resultaram em um incremento no armazenamento de lítio. No entanto, esses valores de capacidade sofreram muita flutuação, especialmente em correntes gravimétricas de 2 e 3A/g, que pode ter sido causada por mudanças estruturais no óxido de ferro durante as reações de conversão em valores de correntes elevados combinado com uma elevada área superficial do eletrodo. O óxido de vanádio apresentou 633 mAh/g de capacidade específica em 0,5A/g, na proporção V2O5.nH2O/CNT de 34% e no intervalo de potencial 1,5-4,2 V vs. Li/Li+. Os valores observados são muitosuperiores aos observados em eletrodos comerciais, sofrem influência de processos pseudocapacitivos e do sinergismo entre os óxidos metálicos e os carbonáceos, em especial o CNT que, além das interações eletrônicas com os óxidos, cria um arranjo tridimensional que aprimora o transporte eletrônico e a resistência estrutural do eletrodo
- Imprenta:
- Publisher place: Ribeirão Preto
- Date published: 2023
- Data da defesa: 26.05.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
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- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
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ABNT
FREITAS NETO, Décio Batista de. Eletrodos binder-free para baterias e supercapacitores de lítio baseados em nanocompósitos de carbono e óxidos metálicos: uma avaliação de viabilidade técnica. 2023. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-20062023-065959/. Acesso em: 20 maio 2024. -
APA
Freitas Neto, D. B. de. (2023). Eletrodos binder-free para baterias e supercapacitores de lítio baseados em nanocompósitos de carbono e óxidos metálicos: uma avaliação de viabilidade técnica (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-20062023-065959/ -
NLM
Freitas Neto DB de. Eletrodos binder-free para baterias e supercapacitores de lítio baseados em nanocompósitos de carbono e óxidos metálicos: uma avaliação de viabilidade técnica [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-20062023-065959/ -
Vancouver
Freitas Neto DB de. Eletrodos binder-free para baterias e supercapacitores de lítio baseados em nanocompósitos de carbono e óxidos metálicos: uma avaliação de viabilidade técnica [Internet]. 2023 ;[citado 2024 maio 20 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-20062023-065959/ - Desenvolvimento e estudo eletroquímico de eletrodos híbridos do tipo nonwoven de nanotubos de carbono e MnO2 para bateria de íons lítio e supercapacitor
- Electrochemical synthesis and structural characterization of nanostructured V2O5.nH2O on CNTs coated/uncoated carbon felt composite
- The role of nanoparticle concentration and CNT coating in high-performance polymer-free micro/nanostructured carbon nanotube-nanoparticle composite electrode for Li intercalation
Informações sobre o DOI: 10.11606/T.59.2023.tde-20062023-065959 (Fonte: oaDOI API)
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