Ref.: MceMge04-003
Apresentador: Leandro Souza Domingues
Autores (Instituição): Souza Domingues, L.(Universidade de São Paulo); De Melo, H.G.(Universidade de São Paulo); Leite Martins, V.(Universidade de São Paulo);
Resumo:
As mudanças climáticas têm impulsionado a pesquisa por fontes de energia renováveis e para fazer melhor uso destas, sistemas de armazenamento de energia são necessários, como é o caso das baterias. As baterias de íon-sódio (SIBs) se apresentam como substitutas para as baterias de íon-lítio, devido à maior abundância do Na e suas propriedades análogas ao Li. Além da reposição do Li, a pesquisa por novos eletrólitos é importante pois estes são baseados primordialmente em solventes orgânicos voláteis. Neste contexto, os eletrólitos à base de líquidos iônicos (LIs) são bons candidatos. Adjunto à baixa inflamabilidade, em alguns casos, os LIs apresentam condutividade comparável aos eletrólitos convencionais, além de excelentes estabilidades térmica e eletroquímica. No presente estudo, o desempenho eletroquímico de diferentes LIs como eletrólitos para o ânodo de Hard Carbon (HC) das SIBs foi avaliado por meio de ciclagens galvanostáticas de carga e descarga (CDG) a diferentes taxas-C. Foram medidas também as propriedades físico-químicas densidade, viscosidade e condutividade dos LIs. Os líquidos selecionados foram o N-butil-N-metilpirrolidínio bis-(trifluorometanosulfonil)imida (BMPyr-TFSI) e o 1-butil-2,3-dimetilimidazólio bis-(trifluorometanosulfonil)imida (BMMI-TFSI), ambos contendo 0,5 mol L-1 do sal NaTFSI. Para comparação também foi avaliado o desempenho do HC no eletrólito convencional NaClO4 1.0 mol L-1 (EC:PC -1:1). Para as propriedades físico-químicas dos LIs puros: o BMMI-TFSI apresentou maiores densidade e viscosidade, em relação do BMPyr-TFSI, e uma menor condutividade. Tal resposta está atrelada à maior massa molar do imidazólio e à estrutura planar do cátion, o que favorece interações íon-íon, aumentando a resistência ao escoamento. Além disso, conforme reportado na literatura, o BMMI+ tem maior tendência a formar agregados neutros que o BMPyr+, o que diminui sua ionicidade e, por consequência, a condutividade. A adição de NaTFSI piorou as propriedades de transporte dos LIs. Nos ensaios CDG o HC apresentou uma pior performance em ambos os LIs, se comparado ao meio com NaClO4, para taxas superiores à C/20, indicando uma limitação cinética devido à maior viscosidade dos LIs em relação ao meio convencional. Porém, ao diminuir a densidade de corrente para os LIs foi observado um aumento na capacidade da bateria, obtendo-se valores comparáveis ao do eletrólito convencional à C/20. Além disso, foi observado um melhor desempenho para o cátion BMMI+, o que pode indicar uma possível interação entre o BMPyr+ e o HC que é prejudicial para a performance do eletrodo. Para complementar os ensaios de ciclagens e delinear o impacto dos LIs na estabilidade do HC e nas propriedades da interfase de eletrólito solida (SEI) formada nos diferentes meios, será usada a espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). Como ferramentas auxiliares serão realizadas analises por MEV e espectroscopia Raman dos eletrodos nas diferentes condições.