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

dc.creatorDemétrio Abreu Sena Costa
dc.date.accessioned2019-10-26T00:12:03Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:55:50Z
dc.date.available2019-10-26T00:12:03Z
dc.date.issued2019-07-12
dc.description.abstractThis work was based on the development of a fast and an ultra-fast synthetic methods with high rate kinetics where some cathodic materials of the lithium manganese oxide class, LixMnyOz, and of the sodium carbonate phosphate class, Na3MCO3PO4, as Sidorenkite like structures, Na3MnCO3PO4, had their synthesis applied and optimized in the solvothermal microwave assisted method. They were characterized and studied as insertion cathodic materials in aqueous media. Through this microwave assisted solvothermal method the unpublished R-3m lithium rich Li[Li0,145Mn0,855]O2 disposed as a lamellar phase was synthesized. At the very first time was announced the achievement of a lamellar lithium rich phase where there is only manganese as the transition metal. This fact can be considered an effort to fulfill the lack of new applicable lithium compounds in the energy storage market. This method has produced some materials with an interesting range of morphologies, two of them are unpublished for the Na3MCO3PO4 compounds yet, case of the hexagonal Na3CoCO3PO4 nano plates and the Na3NiCO3PO4 star fruit like micro particles. As well as for the LixMnyOz compounds that have showed very tiny particles with grains smaller than 10 nm. The Li[Li0,145Mn0,855]O2 has been able to reach a discharge capacity of 160 mA.h/g. While the Na3MnCO3PO4 synthesized for only 5 processing minutes has showed an electrochemical performance similar to the as one made with 30 processing minutes. Both of one retains discharges capacities around 60 mA.h/g after third complete charge/discharge cycles.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/30711
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectQuímica inorgânica
dc.subjectMicroondas
dc.subjectÓxidos de manganês
dc.subjectCarbonatos
dc.subjectFosfatos
dc.subjectEletroquímica
dc.subjectBaterias
dc.subject.otherMicro-ondas
dc.subject.otherSíntese solvotérmica
dc.subject.otherÓxidos de manganês lítio
dc.subject.otherCarbonato fosfato de sódio
dc.subject.otherBaterias de inserção iônica
dc.subject.otherMicrowave assisted method
dc.subject.otherSolvothermal reactions
dc.subject.otherLithium manganese oxides
dc.subject.otherSodium carbonate phosphates
dc.subject.otherIonic insertion batteries
dc.titleDesenvolvimento e estudo de óxidos de manganês lítio e carbonatos fosfatos obtidos por métodos solvotérmicos assistidos por micro-ondas para aplicação em baterias recarregáveis
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Geraldo Magela de Lima
local.contributor.advisor1Luciano Andrey Montoro
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7289431894313268
local.contributor.referee1Jairo Tronto
local.contributor.referee1André Luiz dos Santos
local.contributor.referee1Tulio Matencio
local.contributor.referee1Ana Paula de Carvalho Teixeira
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5953391941125647
local.description.resumoEste 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.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química

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