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Desenvolvimento de capacitores eletroquímicos de alto desempenho, baseado em grafeno e líquidos iônicos

Processo: 13/22748-7
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2014
Vigência (Término): 14 de maio de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Roberto Manuel Torresi
Beneficiário:Vitor Leite Martins
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:09/53199-3 - Reconhecimento molecular e armazenamento de energia: estudos fundamentais do efeito de geometria, tamanho e síntese na otimização das propriedades químicas de materiais eletroativos, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):14/14690-1 - Desenvolvimento e aperfeiçoamento de capacitores eletroquímicos contendo líquidos iônicos como eletrólitos, BE.EP.PD
Assunto(s):Eletroquímica   Grafenos

Resumo

O desenvolvimento de novos dispositivos de armazenamento de energia para suprir a crescente por maior segurança e melhor desempenho tem se mostrado um ponto importante para continuar no avanço de novos eletrônicos portáteis e carros elétricos. Os Capacitores Eletroquímicos entram nesta classe de dispositivos de armazenamento de energia, por apresentarem uma alta armazenagem de energia e rapidez na liberação desta energia, servindo como sistema de back-up ou de dispositivo principal em casos especiais. Para melhorar seu desempenho, a busca por eletrodos com maior área superficial e melhor desempenho, além de eletrólitos com ampla janela eletroquímica tem sido investigados. Assim, grafeno aparece como excelente candidato a material de eletrodo já que é um material de carbono 2D que apresenta condutividade maior que Cobre, densidade muito baixa, alta resistência mecânica e altíssima área superficial, aumentando a capacitância do Capacitor Eletroquímico. Já como eletrólito, os líquidos iônicos se apresentam como alternativa interessante aos solventes convencionais, pois apresentam elevada estabilidade química e térmica, pressão de vapor desprezível (aumentado a segurança do dispositivo), condutividade iônica intrínseca e, principalmente, ampla janela eletroquímica, aumentando assim a energia do Capacitor Eletroquímico. Desta forma, iremos estabelecer uma rota de preparo de grafeno e produção de eletrodo com boas qualidades físicas e eletroquímicas e estudar sua performance em líquidos iônicos que vem sendo desenvolvido no grupo com ampla janela eletroquímica e boa propriedade de transporte para a obtenção de Capacitores Eletroquímicos de alto desempenho.

Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
ANTONIO, JADIELSON L. S.; MARTINS, VITOR L.; CORDOBA DE TORRESI, I, SUSANA; TORRESI, ROBERTO M. QCM-D study of electrochemical synthesis of 3D polypyrrole thin films for negative electrodes in supercapacitors. Electrochimica Acta, v. 324, NOV 20 2019. Citações Web of Science: 0.
MARTINS, VITOR L.; TORRESI, ROBERTO M. Ionic liquids in electrochemical energy storage. CURRENT OPINION IN ELECTROCHEMISTRY, v. 9, p. 26-32, JUN 2018. Citações Web of Science: 12.
MARTINS, VITOR L.; TORRESI, ROBERTO M.; RENNIE, ANTHONY J. R. Design considerations for ionic liquid based electrochemical double layer capacitors. Electrochimica Acta, v. 270, p. 453-460, APR 20 2018. Citações Web of Science: 6.
MARTINS, VITOR L.; RENNIE, ANTHONY J. R.; SANCHEZ-RAMIREZ, NEDHER; TORRESI, ROBERTO M.; HALL, PETER J. Improved Performance of Ionic Liquid Supercapacitors by using Tetracyanoborate Anions. CHEMELECTROCHEM, v. 5, n. 4, p. 598-604, FEB 2018. Citações Web of Science: 8.
MARTINS, VITOR L.; RENNIE, ANTHONY J. R.; TORRESI, ROBERTO M.; HALL, PETER J. Ionic liquids containing tricyanomethanide anions: physicochemical characterisation and performance as electrochemical double-layer capacitor electrolytes. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 19, n. 25, p. 16867-16874, JUL 7 2017. Citações Web of Science: 10.
MARTINS, VITOR L.; RENNIE, ANTHONY J. R.; LESOWIEC, JUDITH; TORRESI, ROBERTO M.; HALL, PETER J. Using Polymeric Ionic Liquids as an Active Binder in Supercapacitors. Journal of the Electrochemical Society, v. 164, n. 13, p. A3253-A3258, 2017. Citações Web of Science: 3.
RENNIE, ANTHONY J. R.; MARTINS, VITOR L.; SMITH, RACHEL M.; HALL, PETER J. Influence of Particle Size Distribution on the Performance of Ionic Liquid-based Electrochemical Double Layer Capacitors. SCIENTIFIC REPORTS, v. 6, FEB 25 2016. Citações Web of Science: 16.
RENNIE, ANTHONY J. R.; MARTINS, VITOR L.; TORRESI, ROBERTO M.; HALL, PETER J. Ionic Liquids Containing Sulfonium Cations as Electrolytes for Electrochemical Double Layer Capacitors. Journal of Physical Chemistry C, v. 119, n. 42, p. 23865-23874, OCT 22 2015. Citações Web of Science: 27.
MARTINS, VITOR L.; SANCHEZ-RAMIREZ, NEDHER; RIBEIRO, MAURO C. C.; TORRESI, ROBERTO M. Two phosphonium ionic liquids with high Li+ transport number. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 17, n. 35, p. 23041-23051, 2015. Citações Web of Science: 20.
SANCHEZ-RAMIREZ, NEDHER; MARTINS, VITOR L.; ANDO, ROMULO A.; CAMILO, FERNANDA F.; URAHATA, SERGIO M.; RIBEIRO, MAURO C. C.; TORRESI, ROBERTO M. Physicochemical Properties of Three Ionic Liquids Containing a Tetracyanoborate Anion and Their Lithium Salt Mixtures. Journal of Physical Chemistry B, v. 118, n. 29, p. 8772-8781, JUL 24 2014. Citações Web of Science: 20.

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