Utilização de COFs e MOFs para incrementar a área supercial de nanofibras de hard carbon para baterias de íon sódio.

• Processo: 24/17138-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Roberto Manuel Torresi
• Beneficiário: Vinícius Martins dos Santos
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/00675-4 - Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise, AP.TEM
• Assunto(s): Estrutura metal-orgânica Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: COFs | hard carbon | MOFs | Sodium-ion batteries | Supersonic solution blow | Eletroquímica

Resumo

Este projeto investiga a incorporação de MOFs e COFs como agentes formadores de poros em nanofibras de hard carbons para eletrodos negativos autossuportados em baterias de íon sódio (SIBs). Esses materiais, com estruturas altamente porosas e modificáveis para incluir heteroátomos como nitrogênio e enxofre, aumentam a capacidade de adsorção de íons e a condutividade elétrica. A conversão térmica desses materiais introduzidos nas nanofibras de hard carbons resulta em uma estrutura carbonácea que mantém parte significativa da porosidade original dos MOFs e COFs, possibilitando uma difusão eficiente de íons sódio e melhorando a cinética dos processos de carga e descarga das baterias. Este projeto investiga a produção de nanofibras de hard carbons com a adição de MOFs e COFs, utilizando a técnica de supersonic solution blow (SSB). Essa abordagem permite fabricar fibras de carbono ultrafinas e porosas, criando uma superfície ativa que promove uma distribuição uniforme de íons, diminuindo a resistência interna e aumentando a eficiência das SIBs. Além disso, o projeto visa compreender como a modificação química dos MOFs e COFs pode influenciar as propriedades finais dos hard carbons, com foco em otimizar a capacidade específica, a eficiência coulômbica e a estabilidade cíclica das SIBs. A integração de MOFs e COFs com técnicas avançadas de produção de eletrodos nanofibrosos pode resultar em baterias de íon sódio de alta performance, com maior densidade de energia e estabilidade a longo prazo, impulsionando o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia mais sustentáveis e acessíveis.