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Síntese e caracterização de pentóxido de vanádio (V 2 O 5 ) dopado com óxido de zinco (ZnO) para aplicação como cátodo em baterias de íons de lítio
| dc.creator | Silva, Edjan Alves da | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-04T16:07:43Z | |
| dc.date.available | 2025-12-04 | |
| dc.date.available | 2025-12-04T16:07:43Z | |
| dc.date.issued | 2016-02-26 | |
| dc.identifier.citation | SILVA, Edjan Alves da. Síntese e caracterização de pentóxido de vanádio (V2O5) dopado com óxido de zinco (ZnO) para aplicação como cátodo em baterias de íons de lítio. 2016. 74 p. Dissertação (Mestrado em Física) – Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2016. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/18829 | |
| dc.description.abstract | his study aimed to synthesize and characterize vanadium oxide gels (V 2 O 5 ) doped with zinc oxide (ZnO). These materials are part of a special class of vanadium oxides, and have been studied with emphasis on their application as active material in lithium ion batteries. Vanadium oxide gels were synthesized by the sol-gel technique. In this route, the sol (aqueous solution formed by molecular precursors) evolves through hydrolysis and condensation reactions to a state known as gel. The gels were made from aqueous solutions of V 2 O 5 and H 2 O 2 at temperature of 63 ° C. The doping of the gels occurred through the addition of ZnO to the solution. After the synthesis the gels were impregnated onto FTO substrates in order to form the xerogels of V 2 O 5 . The xerogels were annealed at 393 K and 723 K and characterized by scanning electron microscopy (SEM), X ray diffraction (XRD), cyclic voltammetry and chronopotenciometry. The x ray diffraction indicated that the ZnO doping does not affect the long-range order of the samples even after annealing at 393 K and 723 K. This implies that the ZnO is dispersed in oxide structure. Analysis by SEM showed that the surface morphology of the xerogel is not dependent on dopant concentration. The surface is formed by interconnected vanadium oxide chains, independently of annealing temperature. However, after the intercalation of lithium ions, the surface of the samples presents micropores, precipitates and rods. Cyclic voltammetry showed that lithium ions are intercalated in the structure of xerogels. The best results were obtained for the sample doped with 5 mol% of ZnO. In this case we observe the invariance of the electrochemical efficiency of oxide even after twenty consecutive scan. Moreover, the cyclic voltammetry results correlate the enhanced electrochemical results to the presence of dopant and annealing temperature. The results of chronopotenciometry confirm the trend observed in the analysis of cyclic voltammetry. The doped ZnO affects the specific capacity of the samples. Compared to the standard undoped sample, the sample doped with the highest ZnO concentration of ZnO presented capacities around 480 mAh/g in the first cycle of charge/discharge. However, in all cases the specific capacity falls at consecutive cycles. Finally, although we have observed improved electrochemical efficiency with annealing temperature, this was not verified in chronopotentiometry measurements which indicate the decrease of capacity with increase of annealing temperature. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
| dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
| dc.subject | Baterias | pt_BR |
| dc.subject | Lítio | pt_BR |
| dc.subject | Óxido de vanádio | pt_BR |
| dc.subject | Sol-gel | pt_BR |
| dc.subject | Batteries | pt_BR |
| dc.subject | Lithium | pt_BR |
| dc.subject | Vanadium oxide | pt_BR |
| dc.title | Síntese e caracterização de pentóxido de vanádio (V 2 O 5 ) dopado com óxido de zinco (ZnO) para aplicação como cátodo em baterias de íons de lítio | pt_BR |
| dc.title.alternative | Synthesis and characterization of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) doped with zinc oxide ZnO for application as cathode for lithium batteries | pt_BR |
| dc.type | masterThesis | pt_BR |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0003-4427-2879 | pt_BR |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7561807296204755 | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/1357421038233208 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Oropesa Avellaneda, César António | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9101375491904726 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Este trabalho teve como objetivos a síntese e caracterização de géis de óxido de vanádio (V 2 O 5 ) dopados com óxido de zinco (ZnO). Estes materiais compõem uma classe especial de óxidos de vanádio, e têm sido estudados com ênfase a sua aplicação como elemento ativo em baterias de íons de lítio. Os géis de óxido de vanádio (V 2 O 5 ) foram sintetizados pela técnica de sol-gel. Nesta rota, o sol (solução aquosa formada por precursores moleculares de interesse) evolui por meio de reações de hidrólise e condensação para um estado conhecido como gel. Os géis foram produzidos a partir de soluções aquosas contendo V 2 O 5 e H 2 O 2 , a temperatura de 63 ºC. A dopagem do material ocorreu através da adição de ZnO a solução. Os géis sintetizados foram depositados por impregnação sobre substratos de FTO de forma a obtermos os xerogéis de V 2 O 5 . Os xerogéis formados foram recozidos a 393 K e 723 K e caracterizados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios x (DRX), voltametria cíclica e cronopotenciometria. A difração de raios x indicou que a dopagem com ZnO não afeta a ordem de longo alcance das amostras, mesmo após recozimentos a 393 K e 723 K. Isso implica que o ZnO se encontra disperso na estrutura do óxido. As análises por MEV demonstraram que a morfologia superficial dos xerogéis não é dependente da concentração de dopantes. Cadeias de óxido de vanádio interconectadas caracterizaram a superfície dos xerogéis independente da temperatura de recozimento. Entretanto, após a intercalação de íons de lítio, a superfície das amostras é formada por microporos, precipitados e bastões. A voltametria cíclica mostrou que íons de lítio são intercalados na estrutura dos xerogéis. Os melhores resultados foram obtidos para a amostra dopada com 5 mol% de ZnO. Neste caso observamos a invariância da eficiência eletroquímica do óxido frente vinte ciclos consecutivos de varredura. Além disso, os resultados de voltametria cíclica correlacionam o bom desempenho eletroquímico a concentração de dopantes, bem como a temperatura de recozimento. Os resultados de cronopotenciometria corroboram a tendência observada nas análises de voltametria cíclica. A dopagem com ZnO afeta a capacidade específica das amostras. Comparada a amostra padrão não dopada, a amostra contendo a maior concentração de ZnO apresentou capacidades próximas de 480 mAh/g para primeiro o primeiro ciclo de carga/descarga. Entretanto em todos os casos estudados, a capacidade específica cai para ciclos consecutivos. Por fim, embora tenhamos observado melhora da eficiência eletroquímica com a temperatura de recozimento, o mesmo não foi verificado nas medidas de cronopotenciometria, as quais apontam para a queda da capacidade com o aumento da temperatura de recozimento. | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Física | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Silva, Douglas Langie da | |
| dc.subject.cnpq1 | FISICA | pt_BR |
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PPGFis: Dissertações e Teses [127]
Abrange as Dissertações e Teses da área de Pós-Graduação em Física

