Estudo sobre o desempenho de cátodos de baterias de lítio-enxofre contendo materiais cerâmicos derivados de precursores poliméricos

Resumo

Baterias de lítio-enxofre estão sendo intensamente investigadas por apresentarem alta capacidade de carga, densidade de energia e baixo custo. No entanto, essa categoria de baterias de conversão apresenta uma desvantagem principal, conhecida como efeito shuttle, que reduz a capacidade de carga da bateria ao longo dos ciclos, resultando no fim da vida útil do dispositivo após um número de ciclos relativamente menor que as baterias de lítio-íon. Dessa forma, vários estudos têm explorado alternativas para superar esta desvantagem como, por exemplo, o desenvolvimento de novos materiais hospedeiros para acomodar enxofre em sua estrutura, incluindo-se materiais carbonáceos, que têm demonstrado bom desempenho na adsorção de polissulfetos de lítio. A adição de sulfetos e óxidos metálicos também tem proporcionado uma alta adsorção de polissulfetos de lítio, contribuindo para aumentar a ciclabilidade da bateria. Em relação a materiais cerâmicos derivados de polímeros, os mesmos têm sido pouco investigados como hospedeiros de enxofre para baterias de lítio-enxofre. Alguns têm consistido no estudo de carbonitreto (SiCN), óxicarbonitreto (SiOCN) e óxicarbeto (SiOC) de silício. No entanto, com exceção do trabalho recentemente conduzido pelo autor dessa proposta que investigou a aplicação de SiOC como hospedeiro de enxofre, materiais cerâmicos derivados de polímeros de baixo custo, como polisiloxanos, ainda não foram investigados. Com base nesses resultados, esses materiais têm demonstrado eficiência e são altamente promissores para esta aplicação. Recentemente, o uso de SiOC como hospedeiro proporcionou uma retenção de H 34% de sua capacidade de carga após 300 ciclos, o que é um valor considerável para baterias de lítio-enxofre. O objetivo do presente projeto consiste em explorar aplicações de materiais cerâmicos nos cátodos de baterias de lítio-enxofre, principalmente a contribuição da dopagem de metais em estruturas cerâmicas derivadas de precursores poliméricos, particularmente SiOC, tendo como meta contribuir para a viabilização de aplicações práticas de baterias de lítio-enxofre.