Investigações in-situ e in-operando de sistemas porosos aplicados a baterias de lítio/enxofre

• Processo: 21/11814-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Roberto Manuel Torresi
• Beneficiário: Breno Luiz de Souza
• Supervisor: Sebastian Risse
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB), Alemanha
• Vinculado à bolsa: 19/09341-1 - Baterias de lítio-enxofre: nova geração no desenvolvimento de eletrodos positivos baseados em compósitos de MOFs/enxofre, BP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Estrutura metal-orgânica Materiais porosos Energia renovável Baterias Lítio Enxofre
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: COFs | In-Operando | in-situ | Litium Sulfur Batteries | MOFs | Porous Materials | Eletroquímica

Resumo

O armazenamento de energia eletroquímica (EES) consiste em uma vertente muito utilizada, permitindo a concentração da geração de eletricidade em fontes renováveis intermitentes. Eletrodos positivos de conversão para a próxima geração de baterias de lítio-enxofre (Li-S) têm atraído o interesse de diversos pesquisadores. Um vez que, os sistemas Li-S têm alta capacidade específica e densidade de energia. No entanto, as baterias de Li-S possuem alguns problemas que precisam ser aprimorados antes da comercialização. A incorporação de enxofre em matrizes porosas tem se tornado cada vez mais utilizada nos últimos anos. Metal Organic Frameworks (MOFs) e outros materiais porosos têm chamado a atenção, devido a versatilidade sintética desses materiais. Esses novos eletrodos baseados em enxofre, melhoraram significativamente o desempenho eletroquímico das baterias de Li-S. No entanto, o desenvolvimento de baterias de Li-S requer uma compreensão detalhada do mecanismo de reação eletroquímica e da cinética do enxofre/Li2Sx, bem como do processo de degradação da bateria. Alguns métodos in-situ e in-operando foram desenvolvidos para avaliar os sistemas Li/S. O conhecimento do mecanismo das baterias de Li-S através de técnicas de caracterização avançadas, especialmente técnicas de raios-X e espalhamento de nêutrons, tem aumentado recentemente. Isso inclui difração de raios-X (XRD), que é útil para observar estruturas cristalinas, enquanto a espectroscopia de absorção de raios-X (XAS) pode fornecer informações sobre as mudanças estruturais locais mais delicadas. Imagens de raios-X, como tomografia computadorizada (TC) de contraste de fase e transição, podem fornecer informações sobre as alterações morfológicas. O espalhamento de nêutrons de baixo ângulo (SANS) e o espalhamento de raios X de baixo ângulo (SAXS) também são usados, principalmente no estudo de materiais porosos. Portanto, esses métodos complementares podem ser usados para estudar a microestrutura dos eletrodos positivos das baterias de Li-S. Assim, o projeto permitirá novos insights sobre os eletrodos positivos das baterias Li-S durante suas performances para fornecer novas ideias sobre o mecanismo que ajudarão a desenvolver eletrodos eficientes para células Li-S. (AU)