Dissertação/Tese Análise eletroquímica de dispositivos de armazenamento de energia do tipo supercapacitor compostos por óxidos metálicos mistos de níquel, cobalto e ferro preparados em diferentes condições térmicas - PPGQ

A necessidade de avanços tecnológicos em armazenamento de energia através de fenômenos eletroquímicos, como os capacitores eletroquímicos, fomentam os estudos dos materiais eletródicos que compõem estes dispositivos. Na tentativa de caracterizar um possível material eletródico para capacitores eletroquímicos, óxidos mistos ternários de níquel, cobalto e ferro foram sintetizados em substrato de titânio pelo método de decomposição térmica de nitratos em diferentes condições de temperatura. Análises de voltametria cíclica, carga e descarga galvanostática e espectroscopia de impedância eletroquímica corroboraram para caracterizar os eletrodos confeccionados como dispositivos do tipo capacitivo. A síntese do óxido em 300 °C proporcionou os melhores resultados eletroquímicos. Por voltametria cíclica, o eletrodo confeccionado nesta temperatura exibiu uma capacitância específica de 56 F g−1 e boa retenção de capacitância em altas velocidades de varredura. Através da carga e descarga galvanostática, obteve-se uma capacitância de 87 F g−1 e uma estabilidade cíclica de 66% em 10.000 ciclos. Em caráter estacionário, a espectroscopia de impedância eletroquímica permitiu avaliar a capacitância específica segundo o potencial aplicado, que revelou valores entre 42 e 66 F g−1. Ainda foi feito um estudo sobre as características de difusão no eletrodo, revelando uma condição difusional fickiana. O conjunto destes resultados permite caracterizar o óxido sintetizado como um material promissor para compor os eletrodos de supercapacitores.

The evolution of technological advances in energy storage through electrochemical elements, such as electrochemical capacitors, foster the study of the electrode materials that make up these devices. In an attempt to characterize a possible electrode material for electrochemical capacitors, mixed ternary oxides of nickel, cobalt and iron were synthesized on titanium substrate by the method of thermal decomposition of nitrates under different temperature conditions. Analysis of cyclic voltammetry, galvanostatic charge and discharge and electrochemical impedance spectroscopy corroborated to characterize the electrodes made as capacitive type devices. The synthesis of the oxide at 300 ° C provided the best electrochemical results. By cyclic voltammetry, the electrode made at this temperature exhibited a specific capacitance of 56 F g - 1 and good capacitance retention at high UV lift rates. Through the galvanostatic loading and unloading, a capacitance of 87 F g - 1 and a cyclic stability of 66% were obtained in 10,000 cycles. In stationary character, an electrochemical food impedance spectroscopy evaluates a specific capacitance according to the specified potential, which revealed values between 42 and 66 F g - 1. A study was also made about the diffusion characteristics in the electrode, revealing a Fickian diffusional condition. The set of these results allows to characterize the synthesized oxide as a promising material to compose the electrodes of supercapacitors.