Estrutura e propriedades de materiais eletrólitos e compósitos poliméricos e sua aplicação em capacitores eletroquímicos de dupla camada

• Autor(a) principal: Rodrigo Lassarote Lavall
• Data de Publicação: 2008
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-86NRYY
• topic: Capacitor Eletroquímico de Dupla Camada; Eletrodo Compósito; Físico-química; Eletroquímica; Capacitores

Neste trabalho foi realizado um estudo fundamental de diferentes materiais (blendas, compósitos e eletrólitos poliméricos), todos no estado sólido, preparados com homopolímeros de poli(óxido de etileno) e poliuretana termoplástica a base de poliéter e copolímeros de poliéteres, empregando-se LiClO4 como fonte de íons, negro de fumo nanoestruturado e nanotubo de carbono de parades múltiplas como cargas condutoras. Adicionalmente, efetuou-se uma aplicação direta desses materiais no preparo de capacitores eletroquímicos de dupla camada no estado sólido (supercapacitores). As propriedades térmicas, morfológicas e elétricas dos materiais foram avaliadas, buscando-se correlação estruturas x propriedades. Desenvolveu-se uma metodologia reprodutível e de baixo custo para o preparo de fluídos e deposição de camadas. Foram preparados eletrólitos sólidos poliméricos cujos valores de condutividade iônica, a temperatura ambiente, estão entre os melhores valores descritos na literatura. Obteve-se boa dispersão dos materiais de carbono nas matrizes poliméricas, em suspensão e no estado sólido. Nanocompósitos com condutividade da ordem de 10-5 S/cm foram produzidos com baixos limiares de percolação (principalmente nos sistemas com nanotubos de carbono). O preparo de nanocompósitos poliméricos com nanotubos de carbono é um tema atual da nanociência e, o grande desafio encontrado nessa área, relacionado com a dispersão dos nanotubos, foi vencido neste trabalho. Efetivou-se a construção de capacitores eletroquímicos de dupla camada totalmente sólidos, com dimensões que permitem miniaturização, preparados com material polimérico, nos quais problemas de vazamento de eletrólitos são evitados. O capacitor preparado com eletrodo compósito com 10% de negro de fumo em matriz PEO:NPPP apresenta performance, acessada pela capacitância específica (F/g), superior a outros capacitores sólidos descritos na literatura e com ciclabilidade de mais de 1000 ciclos.