Desenvolvimento de eletrodos para sistemas de armazenamento de energia baseados em recursos minerais nacionais estratégicos: aspectos sobre a viabilidade técnica

• Autor(a) principal: Rocha, João Victor Bonaldo Rodrigues
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/59/59138/tde-21072023-135033/
• topic: Baterias; Batteries; Mixed metal oxides; Niobium oxide; Óxido de nióbio; Óxido de vanádio e nióbio; Óxidos mistos; Supercapacitores; Supercapacitors; Vanadium and niobium oxide

A mudança radical no paradigma de como armazenamos e produzimos energia traz consigo novos desafios e oportunidades para desenvolvimento de tecnologias, a transição da matriz energética baseada em combustíveis fosseis para energias renováveis como a eólica e solar e a substituição de motores a combustão por veículos elétricos demanda o desenvolvimento de novos sistemas de armazenamento de energia que possuam viabilidade técnica, econômica e principalmente ambiental. Dentre os principais candidatos para o desenvolvimento de novas baterias e supercapacitores que consigam oferecer maior autonomia e menor custo estão os óxidos de metais de transição que devido a sua riqueza química e estrutural proporcionam o armazenamento de energia de diversas formas diferentes sendo capaz criar um sinergismo entre processos químicos e físicos para oferecer maior densidade de potência e densidade de energia. Destacam-se entre os óxidos de metais de transição o óxido de vanádio (V2O5), óxido de nióbio (Nb2O5) e óxidos de manganês (MnOx) que além de serem recursos estratégicos nacionais tiveram recentemente o interesse científico revigorado com o advento de novas formas de armazenamento/conversão de energia. Esta tese apresenta estudos iniciais sobre a viabilidade técnica da combinação destes recursos que são amplamente disponíveis no Brasil na aplicação de novos dispositivos para armazenamento de energia como baterias e capacitores híbridos, em especifico esta tese demonstra o desenvolvimento de um eletrodo anódico binder-free composto de óxido de vanádio modificado com nióbio para uso em células íons-Li e ensaios sobre a viabilidade do aumento de escala na produção deste. Além disso a tese explora novos materiais baseados nos sistemas MnOx-NbOx e VOx-NbOx e seu respectivo uso em capacitores híbridos e catodos de células íons-Li.