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Tipo do documento: Tese
Título: ESTUDO TEÓRICO E COMPUTACIONAL DO ELETRÓLITO SÓLIDO Li3OCl PARA BATERIAS DE ÍON DE LÍTIO.
Título(s) alternativo(s): THEORETICAL AND COMPUTATIONAL STUDY OF SOLID ELECTROLYTE Li3OCl FOR LITHIUM ION BATTERIES.
Autor: PRADO, Rodolpho Mouta Monte 
Primeiro orientador: PASCHOAL, Carlos William de Araújo
Primeiro coorientador: DINIZ, Eduardo Moraes
Primeiro membro da banca: MOREIRA, Andre Auto
Segundo membro da banca: MACIEL, Adeilton Pereira
Terceiro membro da banca: MENDES, Gabriel Alves
Quarto membro da banca: DINIZ, Eduardo Moraes
Quinto membro da banca: PASCHOAL, Carlos William de Araujo
Resumo: Os eletrólitos líquidos usados comercialmente nas baterias de íons de lítio são inflamáveis, então a comunidade acadêmica vem tentando encontrar substitutos sólidos com igual desempenho. Aqui nós estudamos um eletrólito sólido em particular, Li3OCl, que apresenta compatibilidade com o anodo ideal para esse tipo de bateria (lítio metálico), o que pode aumentar a densidade de energia das baterias, mas cuja condutividade iônica ainda deixa a desejar, o que é prejudicial para a densidade de potência de tais dispositivos. A metodologia empregada envolveu o uso conjunto de cálculos de termodinâmica estatística e modelagem computacional via o código GULP, com meta de obter insights que nos permitissem sugerir formas de aumentar a condutividade iônica desse material. Observou-se que a concentração de vacâncias de lítio termicamente ativadas no Li3OCl à temperatura ambiente é muito baixa, então para aumentar a condutividade iônica desse material é importante gerar portadores de carga de forma artificial, por meio de dopagem ou não estequiometria. Dentre essas duas estratégias, a melhor provavelmente é a de não estequiometria, pois a deficiência de LiCl deve induzir a formação de interstícios de lítio, que são portadores de carga com mobilidade muito mais alta que as vacâncias. Notou-se ainda que é possível aumentar a condutividade desse material em ordens de grandeza através de engenharia de strain epitaxial.
Abstract: Commercial liquid electrolytes used in lithium ion batteries are flammable, so researchers have been looking for solid replacements with equal performance. Here we investigated a particular solid electrolyte, Li3OCl, presenting compatibility with the ideal anode for such batteries (Li metal), which has the potential to increase batteries’ power density, but whose ionic conductivity is still unsatisfactory, which tends to decrease their power density. Our approach involved the joint use of statistical thermodynamics and computational modeling via the GULP code, aiming gathering insights that allowed us to suggest ways to increase ionic conductivity of this material. The concentration of thermally activated vacancies in Li3OCl was found to be very low, so to increase this material’s ionic conductivity it is important to artificially generate charge carriers, by either doping or nonstoichiometry. Out of these two strategies, nonstoichiometry is probably the best one, as LiCl deficiency is expected to create lithium interstitials, which have much lower mobility than vacancies. It was also found that one can increase this material’s conductivity by orders of magnitude via epitaxial strain engineering.
Palavras-chave: Li3OCl;
Baterias de íon de lítio;
Eletrólito sólido;
Termodinâmica estatística;
Strain epitaxial
Li3OCl;
Lithium ion batteries;
Solid electrolyte;
Statistical thermodynamics;
Epitaxial strain
Área(s) do CNPq: Termodinâmica
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCET
Citação: PRADO, Rodolpho Mouta Monte. Estudo Teórico e Computacional do Eletrólito Sólido Li3OCl para baterias de íon de lítio. 2017. 97 f. Tese( Programa de Pós-Graduação em Física/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2017.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/3267
Data de defesa: 10-Mar-2017
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISICA

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