Preparação e caracterização de vidros fosfatos de íons alcalinos e alcalinos terrosos

Resumo

O desenvolvimento de baterias de íon Li puramente de estado sólido tem como meta obter dispositivos de maior segurança que as baterias com eletrólitos líquidos, e com densidade de energia comparável ou superior. Materiais fosfatos vítreos oferecem vantagens de processamento, boa homogeneidade de composição, e alta mobilidade iônica. O entendimento em escalas atômicas e moleculares da estrutura do vidro e o processo de difusão do íon é fundamental para desenvolver matrizes sólidas com condutividade maior. A estrutura em médio alcance da rede vítrea determina a distribuição espacial dos sítios de salto acessíveis ao Li e a dimensionalidade dos caminhos de difusão iônica. Neste projeto de iniciação científica se propõe o estudo de vidros polifosfatos de Li-Ca com o objetivo de analisar o efeito de substituição de Li por Ca sobre a estrutura de curto e médio alcance da rede vítrea. As composições estudadas pertencem ao sistema (1-x-y) Li2O . x CaO . y P2O5 com y entre 0,4 e 0,5 (em fração molar) e razão de substituição Ca/(Li + Ca) entre 0 e 1. A avaliação da estrutura de curto alcance ao redor de P e Li será realizada com técnicas de ressonância magnética nuclear de 31P, 7Li e 6Li. Para análise da estrutura em médio alcance na rede de fosfatos será usada a técnica REINE (Refocused INADEQUATE Spin-Echo), determinando a conectividade mutua entre as diferentes espécies PO4 formadoras da rede vítrea. Os resultados permitirão avaliar se os comportamentos da ordem de médio alcance estão vinculados ao raio iônico, valência ou capacidade de coordenação de O dos íons presentes no vidro. Este plano é uma atualização das atividades de pesquisa propostas no resumo original de bolsa de IC apresentado na época da renovação do CEPID, que previa o estudo do sistema Li-Sr. Em função do avanço do projeto, julgamos mais importante considerar o alcalino terroso Ca.(AU)