Síntese e caracterização de titanato de sódio dopado com lítio para eletrólitos de estado sólido - Melo, Augusto Dias (2019)
O mundo tem passado por grandes mudanças quanto a novas tecnologias, principalmente no que diz respeito a indústria eletroeletrônica, inserção de veículos híbridos e elétricos e a busca por fontes de energias renováveis. A demanda por dispositivos de armazenamento de energia tem crescido de forma exponencial. Atualmente as baterias de lítio são destaque para este fim, mas o preço do lítio e sua abundância limitada leva a comunidade científica a buscar alternativas em outros elementos químicos, como, por exemplo, o sódio. Os materiais com base íons Na+ têm potencial uso em baterias de estado sólido, devido sua habilidade de difusão de íons que leva a valores altos de densidade de energia e potência. Sendo assim, muitos estudos vêm sendo desenvolvidos a partir de diferentes métodos de síntese, precursores e combinações de elementos, viabilizando o uso destes materiais como eletrodos e eletrólitos de estado sólido nos diferentes tipos de dispositivos de armazenamento de energia. A síntese hidrotermal assistida por micro-ondas foi utilizada para se sintetizar titanato de sódio dopado com diferentes concentrações de lítio, segundo a fórmula estequiométrica: Na2-xLixTi3O7 (x = 0,0; 0,01; 0,05; 0,15; 0, 25; 0,35 e 0,50). Para a caraterização das amostras diferentes técnicas foram utilizadas, entre elas: difração de raios X, método de Arquimedes e espectroscopia de impedância complexa. Na amostra dopada com 1% de íons de lítio (1% Li+) não se obteve uma mudança estrutural apreciável, sendo identificada Na2Ti3O7 como fase majoritária. A partir da dopagem com 5% Li+ foi verificada a formação de uma segunda fase identificada como NaLiTi3O7. As amostras dopadas com 35 e 50% Li+ apresentaram a fase NaLiTi3O7 como majoritária. Dopagens até 25% Li+ contribuíram para um aumento na condutividade elétrica em comparação com o titanato de sódio puro (0 % Li+). Já para as amostras dopadas com 35% e 50% Li+ obteve-se uma diminuição na condutividade elétrica do material. O maior valor de condutividade logrado foi da ordem de 10-4 S/m para a amostra 5% Li+. Os valores de condutividade elétrica logrados neste trabalho (ente 10-4 a 10-6 S/m) os colocam como possíveis materiais para uso em eletrólito de estado sólido.