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Baterias de lítio em filme fino: fabrico e caracterização de LiCoO2 para utilização no cátodo

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Resumo:Esta dissertação inclui a deposição e caracterização do Óxido de Lítio Cobalto (LiCoO2) para utilização como cátodo de uma bateria de lítio em filme fino recarregável e flexível. Atualmente, a maior desvantagem desta tecnologia de baterias é a capacidade reduzida. Com este trabalho pretende-se investigar processos de melhoria da capacidade e durabilidade das baterias de lítio em filme fino, passando pelo aumento dos números de ciclos de cargas/ descargas que as baterias conseguem realizar até à sua degradação. Um desses processos consiste na tentativa de obter filmes de LiCoO2 com uma determinada orientação estrutural a temperatura reduzida (~400 ºC), temperatura esta compatível com o substrato flexível de Kapton® utilizado. Para isso recorreu-se, a dois tipos de tratamento térmico: recozimento dos filmes de LiCoO2 num forno convencional e recozimentos dos mesmos por via laser. Outro processo consiste na tentativa de aumentar a área de contacto entre os vários filmes constituintes de uma bateria (sem aumentar as dimensões da bateria), através da incidência do feixe laser num substrato de Kapton®. Para além disto, o ânodo de lítio foi substituído pelo ânodo de germânio que possui uma elevada capacidade gravimétrica (1384 mAh/g) [1], uma elevada difusão de iões de lítio, alta capacidade de inserção/extração de iões de lítio e consegue suportar elevadas taxas de carga/descarga, conduzindo a um melhor desempenho na ciclagem da bateria. A bateria a fabricar será constituída por um substrato de Kapton® 500HN; uma camada de Si3N4, um filme fino de LiCoO2 como cátodo e um filme de LiPON como eletrólito depositados por RF sputtering. O ânodo, inicialmente, foi um filme fino de lítio depositado por evaporação térmica e posteriormente utilizou-se germânio depositado por e-beam. Os contactos são platina depositada por DC sputtering e titânio depositado por e-beam. Para caracterização da bateria recorreu-se a análises de ciclos de carga/descarga utilizando o potencióstato Gamry 600; AFM e microscopia ótica para o substrato de Kapton®; espectroscopia Raman para os filmes de LiCoO2 com recozimento a laser e análises num microscópio SEM para verificar a adesão dos filmes finos.
Autores principais:Rua, João Luís dos Santos Heleno da
Assunto:Baterias de lítio de filme fino Substrato flexível LiCoO2 HT-LiCoO2 Germânio Laser annealing Thin-film lithium batteries Flexible substrate LiCoO2 Germanium Laser annealing
Ano:2015
País:Portugal
Tipo de documento:dissertação de mestrado
Tipo de acesso:acesso aberto
Instituição associada:Universidade do Minho
Idioma:português
Origem:RepositóriUM - Universidade do Minho

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