Estudo de sistemas V2O5 mesoporoso, V2O5 mesoporoso/PEO, V2O5 mesoporoso/PANI e V2O5 mesoporoso/PANI/PEO com potencial aplicação em baterias recarregáveis.

Abstract

Nas últimas décadas o aumento da produção e do consumo de dispositivos eletrônicos móveis vem estimulando a pesquisa e o desenvolvimento de baterias recarregáveis cada vez mais eficientes. Neste sentido, as baterias de íons-lítio à base de cátodos híbridos de compostos orgânicos-inorgânicos, tais como V2O5-polímeros, são sistemas promissores para essa aplicação. Frente a este cenário, este trabalho teve por objetivo realizar o estudo eletroquímico morfológico e estrutural de sistemas V2O5 mesoporoso, V2O5 mesoporoso/PEO, V2O5 mesoporoso/PANI e V2O5 mesoporoso/PANI/PEO com potencial aplicação em baterias recarregáveis, utilizando, para tanto, NH4VO3 como fonte de vanádio. Os resultados obtidos por análise termogravimétrica (TGA), termogravimétrica diferencial (DTA) e infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) indicaram que houve a formação do V2O5 ao final da etapa de remoção dos tensoativos, por calcinação, à temperatura de 350ºC. Os resultados de difração de raios-X (DRX), por sua vez, apresentaram para o material não-calcinado picos equidistantes em 6,71 e 13,05º (2θ), indicando uma estrutura lamelar, enquanto que, o material calcinado, indicou a formação do óxido misto V-Mg-O de estrutura ortorrômbica e grupo espacial Pmn21. Por adsorção de nitrogênio o diâmetro médio de poros foi da ordem de 8,0 nm, que é característico de um sistema mesoporoso, cujos poros se encontram entre 2 e 50 nm. As análises eletroquímicas mostraram que a saída dos tensoativos aumentou a carga total do material de 8,86 para 29,80 mC, ou seja, 236,34%, além de melhorar a estabilidade de carga do sistema. A inserção de PANI acarretou o aumento da estabilidade de carga, indicado pelo percentual de redução de carga que era de 44,3 e passou para 440%. A inserção de PEO, por sua vez, aumentou a carga total do material de 29,80 para 36,31 mC, ou seja, aumentou em 21,84%. Finalmente, a inserção dos dois polímeros não apresentou melhoria na estabilidade e capacidade total de carga. Com isso, conclui-se que, sistemas V2O5 mesoporoso/PEO e V2O5 mesoporoso/PANI apresentam potencial para aplicação em cátodos de baterias recarregáveis, contudo, o sistema V2O5 mesoporoso/PANI/PEO ainda necessita de otimazações em seu processo de obtenção, na busca pela adição ou interação das propriedades.