Influência da densidade de corrente e da composição do eletrólito no desempenho eletroquímico de monocamada de grafeno em bateria de íons de lítio.

• Autor(a) principal: VIEIRA SEGUNDO, José Etimógenes Duarte.
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/659
• topic: Grafeno; Bateria de Íons de Lítio; Capacidade Irreversível; Eficiência Coulômbica; Graphene; Lithium-ion Battery; Irreversible Capacity; Coulombic Efficiency; Engenharia Química; Eletroquímica

Para satisfazer aplicações industriais e o crescente consumo de combustíveis fósseis, têm-se realizado várias pesquisas sobre o desenvolvimento de materiais e tecnologias para o armazenamento de energia de forma sustentável e renovável. O grafeno é um material que despertou interesse de estudos recentes devido às suas excelentes propriedades físico-químicas, mecânicas, térmicas, elétricas e ópticas. Em uma bateria de íons de lítio, o grafeno supera as limitações de capacidade do grafite, comumente usado como material anódico. Neste trabalho, estudou-se o uso de monocamada de grafeno como ânodo em uma bateria de íons de lítio para verificar a influência da densidade de corrente e da composição do eletrólito no desempenho eletroquímico do material. A densidade de corrente foi aplicada em três níveis diferentes: 3, 5 e 10 μA/cm2. O eletrólito testado foi LiPF6 1M em etilenocarbonato/dietilcarbonato (50/50v) (EC-DEC), etilmetilcarbonato (EMC) ou propilenocarbonato (PC). As análises de microscopia de força atômica e Raman exibiram uma monocamada de grafeno uniforme sobre a superfície do substrato. Os espectros de impedância eletroquímica da célula descarregada foram analisados para investigar a cinética do processo de eletrodo nos diferentes eletrólitos. Os resultados mostraram um processo controlado pela transferência de carga, mas com grande contribuição da difusão de íons de lítio. Na caracterização eletroquímica, os melhores resultados foram obtidos para o eletrólito EC-DEC. A capacidade irreversível no 1º ciclo variou de 11,39 a 77,47%, em função da densidade de corrente aplicada, e maior capacidade de descarga foi de 21 575 mAh/g, para 3 μA/cm2. Com a aplicação dessa mesma densidade de corrente, a eficiência coulômbica média foi de 67,12% e a capacidade de descarga sofreu redução de 87,90%, ao longo de 20 ciclos. Os resultados obtidos confirmaram o grande potencial do grafeno para aplicação em sistemas de armazenamento de energia.