Novos compósitos de POMA com LLZO dopados com Sr e Mg e seu potencial para aplicação em eletrólitos de estado sólido

Milério, José Victor Garcia; http://lattes.cnpq.br/6605301255419809

Dissertação

Novos compósitos de POMA com LLZO dopados com Sr e Mg e seu potencial para aplicação em eletrólitos de estado sólido

Eletrólitos de estado sólido têm sido amplamente aplicados para otimizar o desempenho de baterias de íon-lítio. Nesse contexto, compósitos cerâmico-poliméricos vêm sendo cada vez mais desenvolvidos e analisados por diversas técnicas de caracterização, visando explorar o grande potencial desses mater...

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Autor principal:	Milério, José Victor Garcia
Outros Autores:	http://lattes.cnpq.br/6605301255419809
Grau:	Dissertação
Idioma:	por
Publicado em:	Universidade Federal do Amazonas 2024
Assuntos:	ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: POLIMEROS, APLICACOES ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: CERAMICOS ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: MATERIAIS CONJUGADOS NAO METALICOS LLZO-SM POMA Compósitos Eletrólitos sólidos Baterias
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spelling	oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-105242024-12-07T05:04:57Z Novos compósitos de POMA com LLZO dopados com Sr e Mg e seu potencial para aplicação em eletrólitos de estado sólido New POMA Composites with Sr- and Mg-Doped LLZO and Their Potential for Application in Solid-State Electrolytes Milério, José Victor Garcia Ruiz, Yurimiler Leyet http://lattes.cnpq.br/6605301255419809 http://lattes.cnpq.br/8018824878841214 Fonseca Filho, Henrique Duarte da http://lattes.cnpq.br/1464003755275281 Sampaio, David Vieira http://lattes.cnpq.br/7162548832559566 ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: POLIMEROS, APLICACOES ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: CERAMICOS ENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA: MATERIAIS NAO METALICOS: MATERIAIS CONJUGADOS NAO METALICOS LLZO-SM POMA Compósitos Eletrólitos sólidos Baterias Eletrólitos de estado sólido têm sido amplamente aplicados para otimizar o desempenho de baterias de íon-lítio. Nesse contexto, compósitos cerâmico-poliméricos vêm sendo cada vez mais desenvolvidos e analisados por diversas técnicas de caracterização, visando explorar o grande potencial desses materiais como eletrólitos em baterias de estado sólido. No presente trabalho, compósitos cerâmico-poliméricos à base de Li₇La₃Zr₂O₁₂ dopados com estrôncio (Sr) e magnésio (Mg) (LLZO-SM), com adição de poli(o-metoxianilina) (POMA), foram produzidos e caracterizados. A influência da incorporação de diferentes teores de POMA (1%, 5%, 20% e 50%) nas propriedades dos compósitos foi avaliada. Ambos os materiais foram homogeneizados pelo método sonoquímico e moldados em pastilhas por conformação mecânica, sem tratamento térmico posterior. Os compósitos produzidos foram caracterizados em termos de suas propriedades estruturais, térmicas, morfológicas e elétricas. Os resultados de difração de raios X (DRX) mostraram alterações nas fases cristalinas dos compósitos, especialmente a partir da adição de 20% de POMA na matriz de LLZO-SM. A análise por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmou a presença de grupos funcionais característicos de POMA e LLZO-SM, indicando uma boa interação entre os materiais constituintes do compósito. A análise termogravimétrica demonstrou estabilidade térmica, especialmente para os compósitos contendo 1%, 5% e 20% de POMA. As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram modificações graduais na morfologia dos compósitos à medida que aumentou a concentração de POMA. Os resultados obtidos através da caracterização por espectroscopia de impedância complexa (EIC), demonstraram que a formação do compósito POMA/LLZO-SM proporcionou melhorias significativas na condutividade elétrica e uma redução expressiva na impedância dos materiais. A amostra com 20% de POMA mostrou-se a mais adequada para aplicações que requerem uma menor resistência elétrica. Esta amostra apresentou uma excelente combinação de propriedades estruturais, térmicas e morfológicas dentro dos parâmetros analisados, posicionando-se como um candidato promissor para eletrólitos de estado sólido em baterias de íon-lítio, bem como para futuros estudos no mesmo campo de aplicação tecnológica. Palavras-chave: LLZO-SM, POMA, compósitos, eletrólitos sólidos, baterias. Solid-state electrolytes have been widely applied to optimize the performance of lithium-ion batteries. In this context, ceramic-polymeric composites are increasingly being developed and analyzed through various characterization techniques, aiming to explore the great potential of these materials as electrolytes in solid-state batteries. In the present work, ceramic-polymeric composites based on Li7La3Zr2O12 doped with strontium (Sr) and magnesium (Mg) (LLZO-SM), with the addition of poly(o-methoxyaniline) (POMA), were produced and characterized. The influence of incorporating different POMA contents (1%, 5%, 20%, and 50%) on the composite properties was evaluated. Both materials were homogenized using the sonochemical method and shaped into pellets by mechanical pressing, without further heat treatment. The composites were characterized in terms of their structural, thermal, morphological, and electrical properties. X-ray diffraction (XRD) results showed changes in the crystalline phases of the composites, particularly with the addition of 20% POMA to the LLZO-SM matrix. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis confirmed the presence of characteristic functional groups of POMA and LLZO-SM, indicating good interaction between the composite's constituent materials. Thermogravimetric analysis demonstrated thermal stability, especially for the composites containing 1%, 5%, and 20% POMA. Scanning electron microscopy (SEM) images revealed gradual changes in the composite morphology as the POMA concentration increased. The results obtained through complex impedance spectroscopy (CIS) characterization demonstrated that the formation of the POMA/LLZO-SM composite provided significant improvements in electrical conductivity and a substantial reduction in the materials' impedance. The sample with 20% POMA proved to be the most suitable for applications requiring lower electrical resistance. This sample exhibited an excellent combination of structural, thermal, and morphological properties within the analyzed parameters, positioning it as a promising candidate for solid-state electrolytes in lithium-ion batteries, as well as for future studies in the same field of technological application. Key-words: LLZO-SM, POMA, composites, electrolytes, batteries. 2024-12-06T17:12:31Z 2024-09-20 Dissertação MILERIO, José Victor Garcia. Novos compósitos de POMA com LLZO dopados com Sr e Mg e seu potencial para aplicação em eletrólitos de estado sólido. 2024. 69 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2024. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/10524 por Acesso Aberto https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Faculdade de Tecnologia Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
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description	Eletrólitos de estado sólido têm sido amplamente aplicados para otimizar o desempenho de baterias de íon-lítio. Nesse contexto, compósitos cerâmico-poliméricos vêm sendo cada vez mais desenvolvidos e analisados por diversas técnicas de caracterização, visando explorar o grande potencial desses materiais como eletrólitos em baterias de estado sólido. No presente trabalho, compósitos cerâmico-poliméricos à base de Li₇La₃Zr₂O₁₂ dopados com estrôncio (Sr) e magnésio (Mg) (LLZO-SM), com adição de poli(o-metoxianilina) (POMA), foram produzidos e caracterizados. A influência da incorporação de diferentes teores de POMA (1%, 5%, 20% e 50%) nas propriedades dos compósitos foi avaliada. Ambos os materiais foram homogeneizados pelo método sonoquímico e moldados em pastilhas por conformação mecânica, sem tratamento térmico posterior. Os compósitos produzidos foram caracterizados em termos de suas propriedades estruturais, térmicas, morfológicas e elétricas. Os resultados de difração de raios X (DRX) mostraram alterações nas fases cristalinas dos compósitos, especialmente a partir da adição de 20% de POMA na matriz de LLZO-SM. A análise por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) confirmou a presença de grupos funcionais característicos de POMA e LLZO-SM, indicando uma boa interação entre os materiais constituintes do compósito. A análise termogravimétrica demonstrou estabilidade térmica, especialmente para os compósitos contendo 1%, 5% e 20% de POMA. As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram modificações graduais na morfologia dos compósitos à medida que aumentou a concentração de POMA. Os resultados obtidos através da caracterização por espectroscopia de impedância complexa (EIC), demonstraram que a formação do compósito POMA/LLZO-SM proporcionou melhorias significativas na condutividade elétrica e uma redução expressiva na impedância dos materiais. A amostra com 20% de POMA mostrou-se a mais adequada para aplicações que requerem uma menor resistência elétrica. Esta amostra apresentou uma excelente combinação de propriedades estruturais, térmicas e morfológicas dentro dos parâmetros analisados, posicionando-se como um candidato promissor para eletrólitos de estado sólido em baterias de íon-lítio, bem como para futuros estudos no mesmo campo de aplicação tecnológica. Palavras-chave: LLZO-SM, POMA, compósitos, eletrólitos sólidos, baterias.
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