dc.contributor.author | Ortiz Mosquera, Jairo Felipe | |
dc.date.accessioned | 2020-10-06T16:52:20Z | |
dc.date.available | 2020-10-06T16:52:20Z | |
dc.date.issued | 2020-09-24 | |
dc.identifier.citation | ORTIZ MOSQUERA, Jairo Felipe. Estudo sistemático da condutividade iônica de vitrocerâmicas NASICON: influência de tratamentos isotérmicos e novas substituições iônicas. 2020. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13316. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13316 | |
dc.description.abstract | The synthesis of solid electrolytes and the optimization of their ionic conductivity are topics of scientific interest since these components are essential for the current density and the half-life of the sodium batteries. The NASICON (Na super-ionic conductor) materials belong to the most promising candidates to
solid electrolytes because their 3D structural framework favors the migration of ions. The glass-ceramic route allows the synthesis of NASICON compounds with the advantages of reducing porosity and controlling the microstructure, which are relevant factors in the optimization of ionic conductivity. Thus, in this doctoral thesis NASICON glass-ceramics of the Na1+xAlxGe2-x(PO4)3 (NAGP), Na1+xGe2(SiO4)x(PO4)3-x (NGSP) and Na3.4AlxSc2-xSi0.4P2.6O12 (NAScSP) series have been synthetized. Isothermal heat-treatments of crystallization were performed on NAGP precursor glasses to analyze their effect on structural and electrical properties of the crystallized samples. It was noted that the extensive dealumination of the NASICON phase with the increase of the treatment time does not affect the electrical properties of the material due to the formation of a conductive Na7(AlP2O7)4PO4 phase and a greater contact area between the grains of the glass-ceramics. In the NGSP NASICON series, it was evaluated the effect of Si4+/P5+ substitution on structural and electrical properties of the glass-ceramics.
It was confirmed the increment in the ionic conductivity due to the expansion of the unit cell of the NASICON structure and the increase of Na+ ions. In the NAScSP series, it was proven that the addition of Al2O3 favors the glass-forming ability and affects the ionic transport in the material due to a decrease in
the bottleneck of NASICON structure. | eng |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) | por |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Vitrocerâmicas | por |
dc.subject | Estrutura NASICON | por |
dc.subject | Ion sódio | por |
dc.subject | Condutividade iônica | por |
dc.subject | Espectroscopia de impedância | por |
dc.subject | Glass-ceramics | eng |
dc.subject | NASICON structure | eng |
dc.subject | Bottleneck | eng |
dc.subject | Sodium ion | eng |
dc.subject | Ionic conductivity | eng |
dc.subject | Impedance spectroscopy | eng |
dc.title | Estudo sistemático da condutividade iônica de vitrocerâmicas NASICON: influência de tratamentos isotérmicos e novas substituições iônicas | por |
dc.title.alternative | A sistematic study of ionic conductivity on NASICON glass-ceramics: isothermal treatments and novel ionic substitutions | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Rodrigues, Ana Candida Martins | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4499231813051400 | por |
dc.description.resumo | A síntese de novos eletrólitos sólidos e a otimização da sua condutividade iônica é de relevância cientifica porque desses componentes depende a densidade de corrente e a vida útil das baterias de sódio. Os materiais NASICON (Na super-ionic conductor) são bons candidatos a eletrólitos sólidos devido a sua estrutura cristalina com túneis que favorece a migração de íons. A síntese desses compostos pela rota vitrocerâmica permite sintetizar materiais com baixa porosidade e microestrutura controlada, fatores relevantes na otimização da condutividade iônica. Portanto, nesta tese de doutorado foram sintetizadas
vitrocerâmicas NASICON das séries Na1+xAlxGe2-x(PO4)3 (NAGP), Na1+xGe2(SiO4)x(PO4)3-x (NGSP) e Na3,4AlxSc2-xSi0,4P2,6O12 (NAScSP). Na série NAGP foi avaliado o efeito de tratamentos isotérmicos de cristalização na microestrutura e nas propriedades estruturais e elétricas das vitrocerâmicas. Observou-se uma extensiva perda de alumínio da fase NASICON com o aumento do tempo de tratamento que não afeta as propriedades elétricas do material. De fato, a condutividade iônica das vitrocerâmicas aumenta devido a uma maior área de contato entre os grãos promovida pela formação de fase vítrea e também pela formação de uma nova fase Na7(AlP2O7)4PO4 possivelmente condutora. Na série NGSP investigou-se o efeito da substituição Si4+/P5+, na formabilidade de vidro, na microestrutura e nas propriedades estruturais e elétricas das vitrocerâmicas. Conformou-se um aumento da formabilidade de vidro conforme foi adicionado silício e um aprimoramento da condutividade iônica do grão e do contorno grão devido à expansão da célula unitária NASICON e também pelo aumento da concentração de íons Na+. Na série NAScSP foi comprovado que a adição de Al2O3 favorece a formação de vidro e promove a diminuição do tamanho da célula unitária da estrutura NASICON nas vitrocerâmicas. Essas variações estruturais afetaram o transporte
iônico no material sendo confirmada uma diminuição da condutividade total com o aumento de Al3+. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | CNPq: 168682/2017-6 | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: Código de Financiamento 001 | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2013- 07793 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/6700527765785171 | por |