Desenvolvimento e estudo de óxidos de manganês lítio e carbonatos fosfatos obtidos por métodos solvotérmicos assistidos por micro-ondas para aplicação em baterias recarregáveis

• Autor(a) principal: Demétrio Abreu Sena Costa
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/30711
• topic: Micro-ondas; Síntese solvotérmica; Óxidos de manganês lítio; Carbonato fosfato de sódio; Baterias de inserção iônica; Microwave assisted method; Solvothermal reactions; Lithium manganese oxides; Sodium carbonate phosphates; Ionic insertion batteries; Química inorgânica; Microondas; Óxidos de manganês; Carbonatos; Fosfatos; Eletroquímica; Baterias

Este trabalho baseou-se no desenvolvimento de rotas sintéticas com cinéticas de reações rápidas e ultra-rápidas para a obtenção de materiais catódicos de inserção iônica de duas classes diferentes. A primeira é a dos óxidos de manganês lítio de fórmula genérica LixMnyOz. Já a segunda classe é a dos carbonatos fosfatos de sódio Na3MCO3PO4, similares ao mineral Sidorenkita, Na3MnCO3PO4. Esses materiais tiveram seus métodos de síntese testados e otimizados por meio da rota solvotérmica hidrotermal com fonte de aquecimento por micro-ondas. Eles foram caracterizados e estudados como materiais catódicos de inserção iônica por meio de testes eletroquímicos em meio aquoso. Através desse método, obteve-se uma fase inédita dos LixMnyOz, o lamelar rico em lítio Li[Li0,145Mn0,855]O2, grupo espacial R-3m, que tem em sua estrutura o manganês como único metal de transição. A obtenção desse material preenche uma lacuna atual, presente não apenas nas linhas de pesquisa de baterias e sistemas de armazenamento de energia, que é o desenvolvimento de novos compostos com potencial aplicação. Esse método solvotérmico assistido por micro-ondas possibilitou a obtenção de materiais com morfologias interessantes e variadas, algumas até mesmo inéditas para os Na3MCO3PO4, caso das nano placas hexagonais do Na3CoCO3PO4 e as micropartículas em formato de carambola do Na3NiCO3PO4. Já os LixMnyOz chegaram a apresentar tamanhos médio de cristalito e partícula bem pequenos, inferiores a 10 nm. O Li[Li0,145Mn0,855]O2 alcançou uma capacidade de descarga igual a 160 mA.h/g. Enquanto que o Na3MnCO3PO4 sintetizado por apenas 5 minutos de processamento apresentou desempenho eletroquímico semelhante àquele produzido por 30 minutos de reação, ambos retêm cerca de 60 mA.h/g de capacidade de descarga após trinta ciclos completos de carga e descarga.