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Estudo de materiais funcionais para armazenamento de energia através de métodos de primeiros princípios: interfaces eletroquímicas e espectroscopia avançada

Processo: 20/00802-3
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2021 - 31 de maio de 2022
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Convênio/Acordo: Swedish Research Council (VR)
Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
Pesquisador responsável:Helena Maria Petrilli
Beneficiário:Helena Maria Petrilli
Pesq. responsável no exterior: Olof Ragnar Eriksson
Instituição no exterior: Uppsala University (UU), Suécia
Instituição-sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesq. associados:Angela Burlamaqui Klautau Crispino ; Filipe Camargo Dalmatti Alves Lima
Vinculado ao auxílio:18/07760-4 - Instabilidades de rede funcionais em perovskitas naturalmente estruturadas, AP.R
Assunto(s):Teoria do funcional da densidade  Espectroscopia  Energia renovável  Baterias  Cooperação técnica  Radiação síncrotron  Estrutura eletrônica  Estrutura de interfaces  Interfaces eletroquímicas  Materiais funcionais 

Resumo

Esta proposta deve inicializar uma colaboração de longo prazo entre os grupos sueco e brasileiro, em torno de tecnologias de bateria e ciência de materiais relacionadas a isso. O objetivo é desenvolver uma plataforma teórica baseada na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) combinada com teoria multi-configuracionais e cálculos avançados de espectroscopia, para caracterizar e projetar materiais funcionais relevantes para a próxima geração de tecnologias de baterias de Li-metal no estado sólido. O projeto foca em interfaces eletroquímicas. Em um prazo mais curto (um ano), os objetivos são: a) iniciar essa colaboração teórica por meio de missões científicas relacionadas à tecnologia de baterias; b) realizar cálculos de "benchmark" para avaliar o nível teórico apropriado para estrutura eletrônica, interações químicas e espectroscopia; c) iniciar a implementação das ferramentas para cálculos de propriedades espectroscópicas; d) estabelecer colaboração com parceiros experimentais na Suécia e no Brasil (por exemplo, usando instalações de radiação sincrotron como MAX-IV e Sirius) que se beneficiariam das ferramentas teóricas desenvolvidas aqui. Será buscado financiamento para colaboração a longo prazo. Em um prazo mais longo (cinco anos), os objetivos são: a) alcançar um entendimento fundamental dos mecanismos envolvidos nas reações de transferência de cargas e condutividade iônica através da interface Lítio metal - eletrólito, investigando as propriedades a nível atômico que governam a estabilidade eletroquímica; b) empregar metodologia de aprendizado de máquina ( "machine learning"), treinada nos cálculos baseados em DFT, para revelar as estruturas de interface, de maneira eficiente e precisa; c) desenvolver ferramentas teóricas que possam ser usadas para analisar espectros experimentais de interfaces através de técnicas como absorção de raios-x e espalhamento inelástico ressonante. Essas ferramentas podem ser aplicadas também a outros materiais. (AU)