Atomic scale modelling of organic electrode materials (2023)
- Authors:
- Autor USP: FERNANDES, MARCELA LOPES - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FMT
- DOI: 10.11606/D.43.2023.tde-19102023-232737
- Subjects: FÍSICA COMPUTACIONAL; FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO; ESTRUTURA ELETRÔNICA
- Keywords: ALGORITMO GENÉTICO; BATERIAS ORGÂNICAS; DFT; GENETIC ALGORITHM; LITHIUM; LÍTIO; ORGANIC BATTERIES
- Language: Inglês
- Abstract: Com diversos problemas ambientais relacionados ao alto consumo global de energia, a busca por meios de armazenamento com maior capacidade e amigáveis ao meio ambiente se faz necessária. As baterias de Lítio são utilizadas comercialmente e conhecidas pela sua alta eficiência. Entretanto, atualmente essas baterias são totalmente inorgânicas. Ou seja, possuem compostos prejudiciais ao meio ambiente e são dificilmente recicláveis. Nesse contexto, as baterias orgânicas de Lítio têm se mostrado uma boa alternativa as baterias já existentes. Há ainda vários desafios que precisam ser superados para a comercialização de uma bateria orgânica. Esses problemas estão intrinsecamente ligados as propriedades eletroquímicas do eletrodo. Neste trabalho simulamos e analisamos, a nível atômico, as mudanças nas propriedades de um eletrodo orgânico ao se mudar o "cátion espectador" na estrutura da bateria. A fim prever a estrutura cristalina dos materiais abordados, empregamos o algoritmo genético, USPEX, intercalado com cálculos no esquema da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) performados pelo software VASP. Posteriormente, foram calculadas a voltagem, a densidade de estados e carga relativas a cada estado de litiação do material. A bateria é composta pelo ligante DHT (terephthalate), íons de Lítio e os íons espectadores (Mg+2, Na+, Ca+2). As voltagens calculadas para MgLi2DHT, Na2Li2DHT e CaLi2DHT foram respectivamente 3,59 V, 2,96 V e 2,98 V.A Densidade de Estados (DOS) mostrou a ação do material ao receber um elétron. Por outro lado, a análise de carga nos mostra a diferenciação entre a carga em cada parte do material quando comparamos os diferentes íons. Os resultados obtidos condizem com resultados experimentais. Com sucesso, simulamos o aumento na voltagem da bateria com o íon de Magnésio e obtivemos um maior entendimento da estrutura e das propriedades eletrônicas dos eletrodos orgânicos aqui estudados
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- Data da defesa: 21.08.2023
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
FERNANDES, Marcela Lopes. Atomic scale modelling of organic electrode materials. 2023. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2023. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-19102023-232737/. Acesso em: 27 jan. 2026. -
APA
Fernandes, M. L. (2023). Atomic scale modelling of organic electrode materials (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-19102023-232737/ -
NLM
Fernandes ML. Atomic scale modelling of organic electrode materials [Internet]. 2023 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-19102023-232737/ -
Vancouver
Fernandes ML. Atomic scale modelling of organic electrode materials [Internet]. 2023 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-19102023-232737/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.43.2023.tde-19102023-232737 (Fonte: oaDOI API)
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