Preparação e caracterização eletroquímica de material catódico do tipo La2/3-xLi3xTiO3 para aplicações em baterias de Lítio

Abstract

Dentre os compostos mais pesquisados atualmente encontram-se os eletrólitos sólidos com elevada condutividade iônica, pois estes apresentam potenciais aplicações em baterias de estado sólido, entretanto, na literatura, há poucos trabalhos que descrevam o processo de preparação e caracterização de pós com estrutura tipo perovskita para aplicações como catodos em baterias de lítio. Assim, este projeto teve como objetivo o desenvolvimento do processo de preparação do pó de La0.50Li0.50TiO3 pelo método de precursores poliméricos. O comportamento térmico do pó obtido a 350ºC foi avaliado através das técnicas de Análise Termogravimétrica (TGA) e Análise Térmica Diferencial (DTA); já a evolução térmica do pó obtido a 350 e 700ºC foi analisada por meio das técnicas espectroscópicas de Infravermelho (IR) e Raman. O processo de cristalização do pó foi realizado por Difração de Raios X (DRX), em conjunto com o Método de Rietveld que identificou uma fase pervskita altamente cristalina durante o processo de cristalização, no entanto, uma fase secundária, LiTi2O4, também foi detectada. A morfologia do pó foi observada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV-FEG), que revelou uma microestrutura de grãos esféricos e homogêneos. Quanto às medidas eletroquímicas, foram utilizadas as técnicas de Titulação Galvanostática Intermitente (GITT), Cronopotenciometria e Voltametria Cíclica que evidenciaram a presença de dois processos cinéticos diferentes

Among the most researched compounds currently are the solid electrolytes with high ionic conductivity, because of their potential applications in solid state batteries, however, in the literature there are few studies that describe the preparation and characterization of powders with perovskite structure for applications such as cathodes in lithium batteries. Thus this project aimed to develop the process of preparing the powder La 0.50Li0.50TiO3 by the polymeric precursor method. The thermal behavior of the power obtained at 350ºC was evaluated using the techniques of Thermogravimetric analysis (TGA) and Differential Thermal Analysis (DTA), whereas the thermal evolution of the power obtained at 350 and 700ºC was analyzed by spectroscopic techiniques IR and Raman. The crystallization process was analyzed by X-ray powder diffraction together with the Rietveld Method that identified a highly crystalline perovskite phase during the crystallization process; however, a secondary phase LiTi2O4 was also detected. The morphology of the powder was observed by field emission gun scanning electron microscopy (FEG-SEM), which revealed a microstructure of spherical and homogeneous grains. As for the eletrochemical measurements, we have used the Galvanostatic Intermittent Intermittent Titration Technique (GITT), Chronopotenciometry and Cyclic Voltammetry demonstrating the presence of two different kinetic processes